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【光學前沿】創(chuàng)新型施瓦茨反射鏡可 zui 大 cheng 度 減少雜散光！

原創(chuàng) EO 精密光學團隊 Edmund Optics 愛特蒙特光學

收錄于合集

#EdmundOptics  41 #激光光學 21 #光學 40

技術亮點●●

// 1 ｜有 yi 定 量的光通過傳統(tǒng)的電介質反射鏡進行傳輸

// 2 ｜多余的透射光會帶來噪音導致激光系統(tǒng)的 an 全 性降低

// 3 ｜施瓦茲( Schwarz )反射鏡的不透明基底吸收了這些多余的光線

// 4 ｜一種工程化的熔融石英基底保持了熔融石英的關鍵特性

盡量減少 不 bi 要 的雜散光!

為了防止激光系統(tǒng)中 不bi 要 的光傳輸，光束收集器通常被放置在每個電介質反射鏡后面。雖然具有高反射性，但總有少量的光通過電介質反射鏡鍍膜泄漏出來。這種多余的傳輸可以直接通過鏡面基底或在鏡面內產(chǎn)生鬼影反射，導致激光系統(tǒng)的性能降低，甚至造成激光 an 全 問題。

愛特蒙特光學（Edmund Optics）的新型施瓦茨( Schwarz )反射鏡可以顯著減少組件后面的光束收集需求。這些反射鏡是采用不透明、工程化的熔融石英基底的新型光學元件，在保持反射鏡 > 98% 的反射特性的同時，將光通過反射鏡的傳播降低了幾個數(shù)量級。基底本身看起來是黑色的 ( schwarz 一詞在德語中表示黑色), 同時保持了熔融石英的有益特性。使用施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以 zui 大 xian 度 地減少光學系統(tǒng)的尺寸，并通過 xiao 除 雜散激光來提高 an 全性。

傳統(tǒng)反射鏡有什么問題？

雖然大部分入射激光被設計用于這些波長的電介質鏡面鍍膜所反射，但總有一些光會通過鍍膜進入基底。熔融石英和普通反射鏡基底可能會讓這種光從反射鏡的背面轉移出去或者產(chǎn)生鬼影反射，將雜散的光引入系統(tǒng)。鏡面反射帶以外的波長也可能通過鏡面進一步造成系統(tǒng)噪聲，降低系統(tǒng)性能。

是什么讓施瓦茲( Schwarz )鏡子的基材變得特別？

施瓦茲( Schwarz )反射鏡是由一種工程化的熔融石英構成的，它保持了熔融石英的高激光誘發(fā)損傷閾值（LIDT）和低熱膨脹特性，同時也阻止了 不 bi 要 的光線傳輸（圖1）。它們的典型熱膨脹系數(shù)為 0.55x10-6/K、不透明、基本具備中性密度濾光片的功能。

圖1: 施瓦茲( Schwarz )反射鏡的工程熔融石英基片（左）保持了傳統(tǒng)熔融石英的高LIDT和低熱膨脹系數(shù)（右），同時還吸收了 不 bi 要 的光線，否則這些光線會通過反射鏡基片傳播并離開后表面。

施瓦茲( Schwarz )反射鏡：阻止不需要的傳輸

圖2 展示了施瓦茲( Schwarz )反射鏡工程化熔融石英基底的 zhuo 越 光阻。這就不需要將光束收集器放在反射鏡后面，從而降低了系統(tǒng)的總成本、重量和尺寸。

圖2: 激光從采用熔融石英基底的傳統(tǒng)電介質反射鏡后表面漏出（頂部），而具有相同厚度、直徑和鍍膜的施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以防止這些不需要的光通過反射鏡（底部）。

施瓦茲( Schwarz )反射鏡的性能測試

為了評估施瓦茲( Schwarz )反射鏡的性能，我們切割了一個直徑25mm、厚度為 5mm 的黑色工程熔融石英毛胚，并對一個面進行了拋光。使用一個輸出功率為500 mW的532 nm二極管泵浦固體（DPSS）連續(xù)波激光器和一個能夠以10 nW的分辨率測量低至500 nW的硅基光電二極管，對通過該材料的透過率進行了測量。沒有檢測到信號，意味著傳輸了7。

隨后這個坯件被減薄和拋光到4mm、3mm、zui 后 到 2mm，都 mei 有 ren 何 可記錄的傳輸，由此我們進一步了解到該材料衰減可見光的能力。使用一個能夠記錄 OD 值高達 9 的鎖定放大器，2mm 厚的樣品在可見范圍內仍然沒有傳輸。

接下來，同樣的激光器和光電二極管被用來對施瓦茲( Schwarz )反射鏡和帶有熔融石英基底的傳統(tǒng)電介質反射鏡進行比較。兩種反射鏡的直徑均為 25mm，厚度均為 5mm，均有專為 532nm 設計的高反射介質鍍膜。 如圖 2所示，激光被衰減到137mW，并以45°角照射到反射鏡上。光電二極管記錄了反射鏡前后的測量值，以確定反射和傳輸。圖3 和圖 4 結合了兩個不同的施瓦茲( Schwarz )反射鏡樣品和兩個傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡樣品的數(shù)據(jù)，所有這些樣品分別被測量了五次。

圖3:  與傳統(tǒng)的電介質反射鏡相比，施瓦茲( Schwarz )反射鏡的反射率變化很小。

圖4:  施瓦茲( Schwarz )反射鏡的光密度明顯高于傳統(tǒng)反射鏡。

在 5 分鐘的時間范圍內，在距離每個光學元件 12.7mm（近）和 304.8mm（遠）處測量反射強度。平均而言，這些施瓦茲( Schwarz )反射鏡在延伸距離上反射了118.2 mW的入射光，達到了傳統(tǒng)熔融石英反射鏡（119.6 mW）反射性能的 98.7%。在大多數(shù)系統(tǒng)中，施瓦茲( Schwarz )反射鏡可以取代傳統(tǒng)熔融石英反射鏡，而在反射性能上也沒有明顯的變化。

透過率是在光學元件后面 304.8mm 處測量的，與入射光束同軸。傳統(tǒng)的熔融石英樣品透過了>84 µW的光，而施瓦茲( Schwarz )反射鏡在這種光源下沒有可測量的傳輸，再次透射低于光電二極管的閾值（500 nW）。

愛特蒙特光學（Edmund Optics®）的施瓦茨( Schwarz )反射鏡

- >98%的可見光反射率，無殘余透過

- 可見光譜中的光密度 > 7.0

- 工程化的高吸收性熔融石英基底

提問   &  解答

Qustions   Answers

問 施瓦茲( Schwarz )反射鏡采用的工程熔融石英基片是否導致其比傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡更加昂貴？

答 是的，施瓦茲( Schwarz )反射鏡比傳統(tǒng)的熔融石英反射鏡略微昂貴一些，但它不需要在每個反射鏡后面放置光束收集裝置。這會大大降低整個系統(tǒng)的成本、重量和尺寸。

問 Edmund Optics® 能否制造不同尺寸和波長范圍的定制施瓦茲( Schwarz )反射鏡？

答 是的，我們可以定制生產(chǎn)不同尺寸和鍍膜的施瓦茲( Schwarz )反射鏡。需要注意的是，光密度會隨著基底的變薄而降低。

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