适用于激光应用的高反射率反射镜

2023-02-16 09:17:23, 韵翔光电江阴韵翔光电技术有限公司

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反射率：比看起来更复杂

高反射率激光反射镜是光束转向的重要部件

测量反射率的行业标准方法并不能说明一切

反射率看似简单，实际上很难测量

光腔衰荡光谱法 (CRDS) 测量总损耗以确定反射率

反射率从 99.8% 到 99.999% 的高反射率反射镜是大多数激光系统在最大程度提高光通量的情况下进行光束转向的关键部件。测定反射镜反射率的业内常见做法是用分光光度法测量透射率，并假设其余的光被反射。然而，这种错误的假设没有考虑散射或吸收，导致反射率值过于乐观。对于反射率在 99.5% 以上的反射镜，更准确的反射率测定方法是通过光腔衰荡光谱法 (CRDS) 测量总损耗。了解供应商的测量对预测现实性能至关重要。

错误假设：测量透射率是不够的

业内标准做法是由光学元件供应商使用分光光度计直接测量反射镜的反射率。这种做法假设散射和吸收不明显，但在需要很高的反射率时，这些较小的影响也会产生显著的影响。分光光度计可以直接测量 99.5% 以下的反射率，但高于 99.5% 的反射率就会达到分光光度计的信噪比 (SNR) 极限。

错误结论：∑强度 = 反射率 + 透射率

真相：∑强度 = 反射率 + 透射率 + 散射率 + 吸收率

解决方案：光腔衰荡光谱法 (CRDS)

对于高反射率反射镜来说，最准确的测量方法是光腔衰荡光谱法 (CRDS)，它测量反射镜的总损耗，包括透射率、吸收率和散射率。激光脉冲被引入由两个高反射镜包围的谐振腔中（图 1）。反射的激光在谐振腔中振荡，每次反射都会损耗少量的光。放置在第二面镜子后的探测器测量反射光的减弱强度。反射镜的总损耗取决于反射光的衰减时间，即“环形下降”时间。

图 1：激光反射镜的总损耗（包括透射、吸收和散射）可以通过CRDS确定

实例

采用透射分光光度法测量两个高反射率反射镜的透射率（图 2）。反射镜 2 测得的透射率明显低于反射镜 1，因此反射镜 2 的反射率较高。如果未进行其他测量，则假设反射镜 1 的标称反射率为 99.9%，反射镜 2 的标称反射率为 99.99%。

图 2：采用透射分光光度法分析，得出反射镜2的反射率高于反射镜1

然而，通过 CRDS 测量两个反射镜，得出的结果并非如此。反射镜 1 的损耗值与分光光度法测得的标称反射率一致，但反射镜 2 的反射率极低，甚至无法在 CRDS 系统中产生共振。采用反射率分光光度法直接测量其反射率，结果表明反射镜 2 的性能较差，且由于吸收和散射作用，其尾部反射率比反射镜 1 低 0.5%（图 3）。低波长处的超低反射率具有吸收和散射的特点。