光束整形器,分束器,微透镜,离轴抛物面镜,NOIR激光防护眼镜,太阳能模拟器,显微镜载物台,激光器,光谱仪,红外热像仪,激光晶体
English购物车网站地图
服务热线:0755-84870203
中文English
服务热线:0755-84870203
您当前的位置:首页 > 技术中心 > 光学知识

激光诱导损伤阈值(LIDT)的原理与影响因素_LAYERTEC

作者: 时间:2023-12-11

激光诱导损伤阈值简单而言是镜片能承受的最大激光功率,当功率超过最大时,镜片就会被损坏。损伤阈值是抗激光损伤能力的一个参量,其英文名称是Laser-Induced Damage Threshold(LIDT)。LAYERTEC是一个在生产激光反射镜方面具备深厚能力的厂商,Layertec镜片损伤阈值方面当然也少不了的。此文简单讲述了符合ISO 11254标准的损伤阈值LIDT含义和影响因素(光束直径,材料特性和热破坏等),另外,激光的类别(脉冲激光,连续激光等)和不同测量方法也影响着激光损伤阈值的大小。


Lyaertec列了4个不同脉宽区域损伤阈值LIDT的主要影响因素:

       连续激光CW-Lasers(指脉宽>100ms)和Long Pulse长脉冲(指脉宽大于100ns,小于100ms):在这两个区域,主要影响损伤阈值LIDT的因素有热破坏,熔点、热传递和镀膜纯度等;

       短脉冲(指脉宽大于10ns,小于20ps):在短脉冲区域,脉冲持续时间可能会导致激光诱导损伤阈值LIDT高达25%的误差;

       超短脉冲(指脉宽小于1020ps):在超短脉冲区域的损伤阈值LIDT主要取决于带隙(band gap),即材料特性(material properties)。


1、Long Pulse and CW-Lasers长脉冲,连续激光:


平均功率高的长脉冲Long pulse with high average power的损伤原理:

- 由于杂质、结构缺陷和材料固有特性造成的吸收:局部加热,热破坏

- CW激光和长脉冲激光的激光诱导损伤阈值LIDT主要取决于:熔点(melting point)、热传递(heat transfer)和镀膜纯度(purity of the coating

- 连续激光的损伤阈值单位是W/cmW/cm2

- 长脉冲激光的损伤阈值单位是J/cm2W/cm2

LIDTcw [kW/cm2] ~ 10 LIDTlong pulse [J/cm2]


如上图,右边图示展现出基底内的充分热传导,由此元件可承受激光束的照射,并未受到损坏;左边图示展现出热量传输不足导致热量积聚,因此导致元件受到热破坏并损坏。


deff=有效光束直径 [cm]

Emax=最大功率密度[W/cm2]


(由上图看出,在激光功率相同的情况下,光束直径越大,损伤阈值LIDT越小。由此可知,光束直径也是影响损伤阈值Laser-Induced Damage ThresholdLIDT)的因素之一)。



2、Short Pulses – Pulse Length Scaling短脉冲-脉冲长度缩放(单位:J/cm2):


将LIDT测试数据缩放为另一种脉冲持续时间可能会导致高达25%的误差。


20ps ≤ τ ≤ 100ns  τ=脉冲持续时间

参考文献:Stuart, B.C., et al.; Laser-induced damage in dielectrics with nanosecond to subpicosecond pulses; Phys. Rev. Lett., 74, 2248-2251; 1995


3、Ultra-Short Pulses – Temporal Pulse Shape超短脉冲-时间脉冲波形(单位:W/cm2,J/cm2):


峰值脉冲功率高的短脉冲的损伤原理:

- 由于电子从价带转移到导带而产生的吸收:电离、电子破坏(Electronic destruction)

- 超短脉冲区域的损伤阈值LIDT主要取决于带隙(band gap),即材料特性(material properties


脉冲强度(pulses intensity)越来越短,成为LIDT的关键。

Intensity [W/cm2]:          Fluence [J/cm2]:


qA=横向光束质量因子Lateral beam quality factor

qt=时间波束质量因子

A=半宽区域

P=平均波束功率

R=重复率

t=半宽脉冲持续时间

说明LIDT值的质量因素:

- 时间脉冲形状qt:时间FWHM范围内的能量分数

- 横向波束形状qA:横向FWHM范围内的能量分数

由于每种fs设置都有非常独特的脉冲形状,因此比较使用不同设置测量的fs-LIDT值至关重要。

光束直径是能够影响损伤阈值LIDT的一个重要参数:

损伤阈值LIDT通常与光束光斑面积存在一定的关系,较大的光束可能会出现更多的缺陷,这很可能会导致损坏阈值LIDT变小。


以下型号是厂家测过损伤阈值的镀膜层型号:

客户可根据波长找出表里相应的镀膜涂层型号,再根据涂层型号到Layertec官网搜索,找出库存镜片型号。

涂层型号

参数

LIDT

脉冲持续时间,重复率

直径

测试方法

139691

HRs,p(0–10°,725-875nm)>99.9%

GDD-Rs,p(0–10°,725-875nm)<50fs2

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

2J/cm2;800nm

70fs; 10Hz

Ø700µm

HZDR Dresden

140876

HRs,p(010°,750 850nm)>99.5%

GDD-Rs,p(010°,750850nm)<60fs²

1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

2J/cm2;800nm

30fs; 10Hz

Ø700µm

HZDR Dresden

140872

140875

S2:Coating 140872

HRs,p(0–10°,725–875nm)>99.9%

Rs,p (0–10°,500–545nm)<2%

GDD-Rs,p(0–10°,725-5nm)<40fs²

S1:Coating 140875

ARs,p(0–10°,500–545nm)<0.2%

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

139693

HRs,p(45°,740–860nm)>99.9%

GDD-Rs,p(45°,740–860nm)<75fs²

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

139710

HRs,p (22.5°,725–875nm) > 99.9%

GDD-Rs,p(22.5°,725–875nm)<75fs²

2J/cm2;800nm

70fs; 10Hz

Ø700µm

HZDR Dresden

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

139711

HRp (45°,725–875nm) > 99.8%

GDD-Rp(45°,725-875nm)=-40(±30)fs²

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.1J/cm2;800nm

128fs; 4.3MHz

Ø15µm

WRCP Budapest

140881

HRs (45°,730–870nm) > 99.8%

HRp (45°,760–840nm) > 99.5%

GDD-Rs,p (45°,760–840nm)< 80fs²

0.9J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

1.0J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

3J/cm2;800nm

30fs; 10Hz

Ø830µm

HZDR Dresden

139943

Ag+Multilayer

HRs,p (0–45°,725–875nm)>98%

GDD-Rs,p (45°,725 –875nm)<40fs²

0.9J/cm²;800nm

40fs; 1kHz; AOI 0°

Ø80µm

WRCP Budapest

140884

HRs,p (0 –10°,725 –875nm) > 99.9%

GDD-Rs,p(0-10°,725-875nm)=-40(±10)fs²

0.2J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141560

+141561

HRs,p (0–10°,725–875nm) > 99.9%

GDD-Rs,p(0-10°,725-875nm)=-80(±40)fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

140988

+140990

HRs,p (0–10°,725–875nm) > 99.8%

GDD-Rs,p(0-10°,725-875nm)=-40(±20)fs²

0.2J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141570

+141571

HRs,p (0–10°,725–875nm) > 99.8%

GDD-Rs,p(0-10°,725-875nm)=-110(±50)fs²

0.2J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

140890

S2+S1: Coating 140890

ARs,p (0 –15°,725 – 875nm) < 0.2%

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.5J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141318

HRs,p (0–10°,670–970 nm) > 99.9 %

GDD-Rs,p(0-10°,670-970nm)=-50(±75)fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

136768

S2:Coating 136768+136769

HRs,p (0–10°,670–970 nm) > 99.8%

Rs,p (0–10°,510–535nm) < 10 %

GDD-Rs,p(0–10°,680–960nm)=-50(±150)fs²

S1: Coating 140875

ARs,p (0–10°,500–545nm) < 0.2%

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141503

HRs,p (22.5°,670–970 nm) > 99.8%

GDD-Rs,p(22.5°,670-970nm)=-200…+200fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141507

HRs (45°,670–970 nm) > 99.9%

GDD-Rs(45°,670–970nm)=-200 … +200 fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141520

HRp (45°,670–970 nm) > 99.8%

GDD-Rp (45°,670–970 nm) = -200 … 0fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141522

HRs,p (45°,670–970 nm) > 99.7%

|GDD-Rs,p (45°,670–970 nm)| < 1500fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141523

Ag+Multilayer

HRs,p(0–45°,670–970 nm) > 97%

|GDD-Rs,p(0–45°,670–970 nm)| < 50fs²

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

1.5J/cm2;800nm

30fs; 10kHz

Ø700µm

HZDR Dresden

137180

+137181

HRs,p (0–10°,670–970 nm) > 99.8%

GDD-Rs,p(0-10°,680-960nm)=-50 (±150)fs²

0.1J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.25J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

141528

S2+S1: Coating 141528

ARs,p (0–15°,670–970 nm)<0.25%

0.4J/cm2;800nm

40fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

0.5J/cm2;800nm

128fs; 1kHz

Ø15µm

WRCP Budapest

139374

HRs,p (0–10°,1030–1042nm) > 99.99%

GDD-Rs,p (0–10°,1030–1042nm)<20fs²

3J/cm2;1030nm

10ps; 1kHz

Ø50µm

LIDARIS Vilnius

141321

HRs,p (0–10°,1030–1064nm) > 99.95%

50J/cm2;1064nm

7ns

Ø270µm

LAYERTEC

141325

S2:Coating 141325

HRs,p (0–10°,1030–1064nm) > 99.95%

Rs,p (0–10°,808nm) < 2%

S1:Coating 141355

ARs,p (0–10°,808nm) < 0.2%

30J/cm2;1064nm

7ns

Ø270µm

LAYERTEC

141329

HRs,p (45°,515 –532nm) > 99.9%

10J/cm2;532nm

7ns

Ø270µm

LAYERTEC

141327

HRs,p (45°,1030 –1064nm) > 99.95%

50J/cm2;1064nm

7ns

Ø270µm

LAYERTEC

140770

Au unprotected

HR (0°,800–20000nm) > 98%

HRs (45°,800–20000nm) > 98%

HRp (45°,800–20000nm) > 97%

0.5J/cm2;795nm

42fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

140780

Ag+protection layer, fs-opt. 600–1000nm

HR (0°,600–1000nm) > 97%

HRs (45°,600–1000nm) > 96%

HRp (45°,600–1000nm) > 96%

GDD-Rs,p (0–45°,600–1000nm)<10fs²

5J/cm2;1064nm

7ns; 10Hz

Ø480µm

LAYERTEC

0.7J/cm2;795nm

42fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest

140831

Ag+protection layer, fs-opt. 800–2000nm

HR (0°,800–2000nm) > 97%

HRs (45°,800–2000nm) > 98%

HRp (45°,800–2000nm) > 97%

GDD-Rs,p (0–45°,800–2000nm)<5fs²

5J/cm2;1064nm

7ns; 10Hz

Ø480µm

LAYERTEC

0.7J/cm2;795nm

42fs; 1kHz

Ø80µm

WRCP Budapest



产品导航 : 光束整形器分束器螺旋相位板微透镜阵列径向偏振片(S波片)红外观察仪激光防护眼镜显微镜载物台显微镜自动对焦量子级联激光器266nm激光器光斑分析仪光束质量分析仪激光晶体电控位移台主动被动隔震台太赫兹源太赫兹相机

友情链接 : 维尔克斯光电  中国供应商                                                                                                         中科光学


版权所有:深圳海纳光学有限公司 粤ICP备18089606号
电话:0755-84870203 邮箱:sales@highlightoptics.com