Forskere foreslår nyt dikroisk laserspejldesign med blandingslag og sandwich-lignende strukturgrænseflader

For nylig, et forskerhold fra Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS) foreslog et nyt design med blandingslag og nye sandwich-lignende strukturgrænseflader for at opfylde de udfordrende krav til de ideelle dikroiske laserspejle. Forskningsartiklen blev publiceret i Fotonik forskning den 27. januar, 2021, og blev fremhævet som en Editor's Pick.

Dichroic laserspejle bruges normalt som harmoniske separatorer, strålekombinere eller splittere. De spiller en vigtig rolle i mange laserapplikationer, herunder inerti indeslutning fusion laser, petawatt femtosekund laser, højeffekt fiberlasere, kompakte Q-switched eller mode-locked lasere, og andre nye lasere. Kravene til dikroiske laserspejle fortsætter med at stige med udviklingen af ​​laserteknologi. Det ideelle dikroiske laserspejl til højeffektlasere kræver en væsentligt anderledes reflektions- eller transmissionsegenskab og en høj laserinduceret skadetærskel (LIDT) ved to forskellige bølgelængder af interesse samtidigt.

Desværre, traditionelle dikroiske laserspejle (TDLM) sammensat af alternerende høj- og lavbrydningsindeks (n) rene materialer har ofte svært ved at opnå fremragende spektral ydeevne og høje LIDT'er ved to bølgelængder samtidigt. Der er en afvejning mellem den nødvendige optiske ydeevne og LIDT.

I dette arbejde, forskerne designet og forberedte et blandingsbaseret dikroisk laserspejl (MDLM), som bruger HfO ₂ -Al ₂ O ₃ blandingsmateriale som et high-n-lag med justerbar n og optisk båndgab, og ren SiO2 som et lav-n materiale. Grænsefladen mellem lav-n SiO ₂ lag og høj-n HfO ₂ -Al ₂ O ₃ blandingslag er en sandwich-lignende struktur grænseflade ("SiO ₂ -HfO ₂ gradientmateriale | HfO ₂ | HfO ₂ -Al ₂ O ₃ gradientmateriale"), som erstatter den traditionelle diskrete grænseflade.

MDLM viser fremragende spektral ydeevne og forbedret ydeevne i forhold til TDLM med finere mekaniske egenskaber, lavere absorption, og højere LIDT. For både de s-polariserede 7,7-ns-impulser ved en bølgelængde på 532 nm og de p-polariserede 12-ns-impulser ved en bølgelængde på 1, 064 nm, LIDT'erne er næsten fordoblet.

Denne MDLM-designstrategi åbner nye veje for forbedrede dikroiske spejlbelægninger og andre laserbelægninger og kan gavne mange områder inden for laserteknologi, der er afhængige af laserbelægninger af høj kvalitet.