I. Optik lens substratları: Ana performans parametrelerinin nicel seçimi

Kaplama performansı substratın özelliklerinden ayrılmaz. Substrat sadece kaplamanın başlangıç noktasını değil, termodinamik, optik,ve mekanik özellikleri de tüm bileşen yüksek güç yüklerine dayanabilir mi için temel oluştururSubstrat seçimi, aşağıdaki temel parametrelerin niceliksel olarak dikkate alınmasını gerektirir:

• Optik Özellikleri:Yıkım indeksi ve emilim katsayısı, kaplama yığını tasarımının ve termal yükün değerlendirilmesinin başlangıç noktalarıdır.10−3 cm−1) yüksek güçte önemli termal etkileri üretebilir.

• - Hayır.Termodinamik Özellikleri:Isı iletkenliği ısı dağılım hızını belirler ve Isı Genişleme katsayısı (CTE), termal stres büyüklüğünü etkiler.Altyapının CTE'si ve kaplama katmanı arasındaki uyumsuzluk, arızaların birincil nedenidir..

• - Hayır.Mekanik özellikleri:Sertlik ve esneklik modülü işleme zorluğunu ve çevresel dayanıklılığı etkiler.

Kuvars Cam

- Hayır.Genel yüksek güçlü lazer altyapısı malzemeleri şunlardır:

• Erimiş Silikon:En çok kullanılan, UV'den NIR'e mükemmel performans, çok düşük CTE, iyi termal kararlılık.

ZMSH Erimiş kuvars levhaları

• - Hayır.Borosilikat Cam (örneğin, BK7):Daha düşük maliyet, genellikle orta-düşük güç senaryolarında kullanılır, ancak daha düşük ısı iletkenliği ve daha yüksek CTE.

- Hayır.

ZMSH Yüksek borosilikatlı cam levhalar

• Kristal malzemeler:Silikon (Si), Germanium (Ge) (orta-uzak IR için), Sapphire (ekstrem ortamlar için son derece yüksek sertlik), CaF2/MgF2 (derin UV için). Bunlar genellikle pahalıdır ve işlenmesi zordur.

• Termal Lens Hesaplama:100 W sürekli dalga lazer için, the thermal distortion generated in a BK7 substrate with an absorption coefficient of 1×10⁻³ cm⁻¹ can be several times greater than in a fused silica substrate with an absorption coefficient of 5×10⁻⁴ cm⁻¹.

• - Hayır.Isı Stres Analizi:CTE'deki fark, kaplama-substrat arayüzündeki termal gerilimi doğrudan etkiler. CTE uyumsuzluğu, yüksek güçlü termal döngü altında kaplamanın çatlaması veya delaminasyonunun ana nedenidir.

II. Kaplama gereksinimleri için niceliksel göstergeler

1Lazer İndüklü Zarar Sınırı (LIDT):

• Ölçüm standardı:ISO 21254 standardını takip ediyor.

• Performans seviyeleri:

1. Geleneksel E ışını Buharlandırma Kaplama: ~5-15 J/cm2 (nanosaniye darbeleri, 1064nm)

2. İyon Desteklenmiş Depolama (IAD) Kaplama: ~15-25 J/cm2

3. İyon Çizimi Sputtering (IBS) Kaplama: > 30 J/cm2, üst katman süreçleri 50 J/cm2'yi aştırabilir.

• Zorluk:Femtosaniye pulslu lazerler için hasar mekanizması farklıdır; LIDT genellikle güç yoğunluğu olarak ifade edilir ve yüzlerce GW/cm2'den TW/cm2'ye kadar seviyeler gerektirir.

2. Emilme ve Dağınıklık Kayıpları:

• Emilme:Lazer kaloriometri kullanılarak ölçülür. Yüksek kaliteli IBS kaplamaları toplu emilim kaybı < 5 ppm (0.0005%) ve yüzey emilim kaybı < 1 ppm gerektirir.

• Dağınıklık:Entegre Scatterometry kullanılarak ölçülür. Toplam Entegre Scatter (TIS) < 50 ppm olmalıdır.

3Spektral performans doğruluğu:

• - Hayır.Yüksek yansıtıcı (HR) kaplama:Yansıtıcılık R > 99.95% merkez dalga boyunda, üst katman R > 99.99% gerektirir. Bant genişliği Δλ tasarım değerlerine uymalıdır (örneğin, Nd: YAG lazerinin 1064nm için ± 15nm).

• - Hayır.Yansıma karşı kaplama:Kalan yansıtıcılık R < 0.1% (tek yüzey), üst katman R < 0.05% ("süper yansıtıma karşı kaplama") gerektirir.Yüzlerce nanometrelik bant genişliğinde % 5 gereklidir..

III. Kaplama İşlemleri ve Temel Parametre Karşılaştırması

Kaplama süreci parametrelerinin karşılaştırılması:
 

• IBS seçin:Sistem gereksinimleri LIDT > 25 J/cm2 ve emilim < 10 ppm gerektirdiğinde, IBS tek seçimdir.

• IAD'i seç: Bütçe kısıtlı olduğunda, ancak 15-20 J/cm2 aralığında LIDT gerekli olduğunda, IAD en uygun maliyetli çözümdür.

• - Hayır.E ışını seçin:Temel olarak düşük hasar eşiği gereksinimleri veya ön prototipleme ile enerji lazerleri için kullanılır.

IV. Kaplamaların Uygunluğunun Kütesici Doğrulanması

- Hayır.

1LIDT testi (ISO 21254):

• Yöntem:Tek bir yöntem kullanır, test ışını noktasında birden fazla yeri, her yeri sadece bir kez ışınlar.

• Veri Analizi:Hasar olasılığı eğrisi doğrusal regresyon yoluyla ayarlanır; % 0 hasar olasılığına karşılık gelen enerji yoğunluğu değeri LIDT olarak tanımlanır.

• - Hayır.Işık Noktası Boyutu:Tipik olarak 200-1000 μm, enerji yoğunluğunu hesaplamak için kesin olarak ölçülmelidir.

2. Absorpsiyon ölçümü:

• - Hayır.Lazer kalorimetrisi:Doğrudan bir numunenin sıcaklık artışını ölçer.

• - Hayır.Yüzey Termal Lens Tekniği:Son derece yüksek hassasiyet, toplu ve yüzey emilimini ayırt edebilir.

Spektrofotometre

3Spektral Performans:

• Spektrofotometre:Yansıtıcılık/iletkenliği (R/T) ölçmek için kullanılan ± 0,05%'e kadar doğruluk.

• - Hayır.Beyaz ışık interferometresi:Kaplama kalınlığını ve yüzey morfolojisini ölçmek için kullanılır; kalınlık kontrolünün doğruluğu % 0.1'e ulaşabilir.

V. Zorlukların Kvantitatif Tanımı

1Kusurlar nedeniyle elektrik alanı artışı:LIDT'nin en büyük katili nodüler kusurlardır. 100 nm yüksekliğindeki nodüler bir kusur, lazer elektrik alanının normal alana kıyasla 2-3 kat daha fazla lokal arttırılmasına neden olabilir.Hasar eşiği ve elektrik alanı gücü arasındaki ters kare ilişkiyi göz önüne alırsak, bu noktada LIDT normal alanın 1/4 ila 1/9'üne düşer.

2Termal Yönetim Zorluklarının Ölçümü:10 kW'luk bir sürekli dalga lazerinin aynadan yansıdığını varsayarsak, sadece 5 ppm'lik bir emilim oranıyla bile, 50 mW güç emilecektir.optik bileşen içinde bir sıcaklık eğimi (ΔT) ve buna karşılık gelen termal deformasyon yaratır (Optik Yol Farkı)OPD, OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t olarak hesaplanabilir, burada dn/dT termo-optik katsayısı, α termal genişleme katsayısı ve t kalınlığıdır.Bu deformasyon, ışın kalitesini ciddi şekilde düşürür (M2 faktörünü artırır).

3Ultra hızlı lazerlerin doğrusal olmayan etkileri:Femtosaniye lazer hasarı eşiği, darbelerin genişliğinin kareköküne orantılıdır..4 J/cm2 100 fs atış altında (gerçek mekanizma daha karmaşık olsa da, çoklu foton emilimini içerir).

- Hayır.

4Büyük açıklıklı bileşenler için tekillik kontrolü: > 500 mm çaplı substratlar için, kaplama kalınlığının ±0,1% içinde tekdüze olmasını sağlamak, püskürtme kaynaklarının düzenlenmesi için aşırı zorluklar ortaya koyar.Ve boşluk odası içindeki basınç ve sıcaklık alanlarının eşitliği.

Yüksek güçlü lazer kaplamaları bir sanattan doğru bir veri bilimine dönüştü.Ve LIDT'deki her J/cm2 atılımının temelinde fiziksel mekanizmalarının derinlemesine anlaşılması vardır., süreç parametrelerinin nanoscale kontrolü ve performans göstergelerinin nicel karakterize edilmesi.Kaplama teknolojisine yönelik talepler, malzeme fiziğinin mutlak sınırlarına yaklaşacak., bir sonraki nesil teknik parametreler için standartları tanımlamak için disiplinlerarası yeniliği gerektiriyor.

Sonuç

ZMSH, optik malzemeler sektöründe on yıllık özel uzmanlığa sahip, olgun bir entegre endüstriyel-ticaret sistemini temel gücü olarak kullanıyor.Şirket, yüksek kaliteli yarı iletken malzemelerin hassas özelleştirilmesi ve işlenmesi konusunda uzmanlaşmıştır., yüksek safira, silikon karbür (SiC) ve erimiş silikon dahil.

Yüksek güçlü lazer sistemlerinin optik bileşenlere, özellikle de lazer kaynaklı hasar eşiği (LIDT) açısından koyduğu aşırı taleplerin derin bir anlayışa sahibiz.Termal kararlılıkBu uzmanlık, malzeme özelliklerini ion ışınlı püskürtme (IBS) gibi gelişmiş kaplama teknolojileriyle derinlemesine bütünleştirmemizi sağlar.müşterilerimiz için kapsamlı tam zincir çözümleri sunmak, substrat seçimi ve kaplama sistemi tasarımından hassas üretimine kadar.

Taahhüdümüz, her bileşenin aşırı optik, termal ve mekanik yük altında güvenilir bir performans göstermesini sağlar.Sonunda lazer sistemlerini güç ve istikrar sınırlarını zorlamak için güçlendiriyor.