大功率飞秒激光光学

飞秒激光光学系统的涂层通常针对特殊的反射率，透射率和GDD光谱进行优化。对于大多数应用而言，此类涂层的激光诱导损伤阈值（LIDT）不太重要。尽管如此，高功率的fs激光器仍在研究之中，并且近年来fs激光器的输出功率已大大提高（参见参考文献1和其中的参考文献）。因此，fs激光光学器件的LIDT变得越来越重要。LAYERTEC对fs和ps激光器的光学LIDT进行了详细研究。如下表所示，我们发现标准光学，宽带光学和超宽带光学以及我们的高功率镜的LIDT值存在很大差异。标准低GDD反射镜的LIDT值为0.3J / cm2，而负GDD反射镜，宽带和超宽带组件的LIDT约为0.1J / cm2。

我们的研究证明，飞秒激光光学器件的LIDT取决于涂层材料和涂层设计。标准低GDD组件和上述其他光学元件的LIDT值差异是由所使用的不同镀膜设计导致的。尤其是宽带和负GDD设计会导致较低的损坏阈值。只有标准的低GDD组件的设计才能达到更高的LIDT值。在所有这些情况下，均选择具有高折射率对比度的材料以实现大带宽。使用其他涂层材料可以实现更高的LIDT值。然而，由于这些折射率的对比度较低，因此由这些材料制成的反射镜仅具有约80nm的带宽。但是，该带宽足以满足低至150fs的脉冲长度的要求。所有大功率设计均针对GDD <20fs2进行了优化。

我们由于不同的材料组合和设计而区分了不同的高功率设计，这些材料组合和设计在制备涂层方面需要不同的努力，并且在机械性能方面也不同，例如层中的应力。这些涂层的光谱带宽几乎相同。一个示例如图1所示。

还发现，LAYERTEC优化的银镜的LIDT值高于fs范围内的标准组件。银镜之所以具有优势，是因为其极宽的零GDD反射带，在法向入射时的反射率高达98.5％。甚至具有规定透射率0.01％的银镜也显示出比所有介电超宽带组件更高的损伤阈值。有关银镜的更多信息，请参见此处。

1）E.Innerhofer，T.Südmeyer，F.Brunner，R.Häring，A.Aschwanden和R.Paschotta，C.Hönninger和M.Kumkar，U.Keller，“在810fs脉冲中，平均输出功率为60W 薄盘Yb：YAG激光器”，《光学信函》第28卷，第5期，第367–369页

*与汉诺威激光Zentrum和耶拿大学Friedrich-Schiller大学合作。大部分工作是在德国联合项目PRIMUS的框架内完成的，该项目得到了联邦技术与技术联合会的支持。

介质大功率镜

图1：高功率fs激光镜HR（0°，800nm）R> 99.9％的反射光谱

飞秒激光光学元件的激光诱导损伤阈值概述

*测量条件：30000个脉冲，重复率1kHz，λ= 800nm； 测量是根据ISO 11254在Laser Zentrum Hannover和Friedrich-Schiller-UniversitätJena进行的

**自聚焦效果可能会在增透膜稳定的同时破坏基材

金属大功率镜

图2：裸金和经fs优化的银的反射光谱（针对800nm处的高反射率进行了优化）

大功率飞秒激光镜的GDD

图3：标准和大功率介电镜以及受fs保护的银镜的群时延色散（GDD）