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貳陸紅外公司的 MP-5®超低吸收透鏡

激光光學元件和光吸收的重要作用

自從 1971 年成立時起，貳陸公司就一直在光學材料和涂層的開發(fā)方面扮演著關鍵的角色，我們的光學材料和涂層使CO2激光成為一項領先的材料加工技術，除此之外，它也在包括激光手術、激光成像、目標定位和安全監(jiān)控在內(nèi)的廣泛領域發(fā)揮著重要作用。

CO2 激光器技術的進展使功率高于 1 kW 的激光器得以在20 世紀 70年代的早期被開發(fā)出來。顯然，這需要對光學材料和光學涂層技術有深入的理解。

大功率紅外激光器（包括高能密度波導激光器）的性能嚴重依賴于對光學元件基底， 薄膜涂層和及其界面的吸收控制。貳陸公司是紅外激光光學元件技術的領軍者。

在激光光學元件中的吸收

包括灰塵、油、指印和碳水化合物在內(nèi)的多種外來材料都會對光學元件的表面造成污染。這些污染物如果沉積在光學元件表面會產(chǎn)生光線吸收，從而導致光學元件的使用壽命縮短，并降低它的效率。

由污染造成的局部熱量升高可能會導致高功率激光光學元件出現(xiàn)“熱失控”現(xiàn)象。高溫會使整塊材料中的自由載體增多，吸收率也隨之提高。當這一過程達到并超過臨界點，會發(fā)生類似雪崩的熱失控現(xiàn)象。對于鍺，這發(fā)生在高于 50° C 時。而對于硒化鋅和砷化鎵，此臨界溫度則是高于 200° C。

光學元件表面的缺陷也會造成吸收，這些缺陷包括：

• 劃痕
• 坑洞和點
• 內(nèi)部嵌入的拋光磨料
• 涂層針孔
• 涂層中的雜質

這些表面缺陷會成為易損傷點，這是由于它們周圍的電場受到嚴重的擾動從而會降低其性能。

CO2激光器中的吸收效應

對CO2激光波長的吸收率、光學元件的導熱性及其鏡座，對激光系統(tǒng)的性能和光學元件的壽命都是重要的決定因素。

盡管導致產(chǎn)生吸收的各種來源和控制因素都相當復雜，但是它們的造成的結果卻是顯而易見的，包括：

• 輸出功率下降
• 輸出功率波動
• 模式不穩(wěn)
• 焦點漂移
• 涂層失效
• 外腔光學元件失效（因輸出鏡的熱透鏡效應或光束傳輸系統(tǒng)被污染造成）

所有這些失效現(xiàn)象都可歸因于熱透鏡效應（由于吸收而使光學元件的物理特性發(fā)生實質變化）。當材料的折射率因溫度而發(fā)生變化時，熱透鏡效應對光束模式造成的影響會進一步加大。材料折射率的變化有更重要的影響，它會使透射光束發(fā)生進一步的光學失真。

通過測試保證低吸收率

貳陸公司是第一家設立了激光真空熱量測定測試設施的紅外光學元件制造商，這套設施的目的是測量商業(yè) CO2激光光學元件的吸收率。

在進行激光熱量測定時，光學元件的樣品會被安裝在真空環(huán)境中以隔絕熱量。接下來，該樣品會受到 CO2激光光束的照射，同時，熱電偶將監(jiān)測樣品的溫度升高狀況。然后關閉激光光束，樣品會冷卻下來。在精確測量了樣品質量、激光光束入射功率，以及測試中的加熱和冷卻溫度變化梯度之后，您可以計算出相對于入射激光功率的總樣品吸收百分比。

為了保持在高品質低吸收涂層領域的領導地位，貳陸公司的技術人員會對激光熱量測定系統(tǒng)進行定期的校準測試和改進。

貳陸公司擁有眾多業(yè)界領先的創(chuàng)新項目，這套測試設施就是其中最重要的一項，它使貳陸公司始終處于 CO2激光光學元件技術的最前沿。