Зеркало для лазеров

 

Использование: в технической физике, в частности в устройствах зеркал для лазера. Сущность изобретения: зеркало для лазера содержит подложку и нанесенное на нее многослойное диэлектрическое покрытие с защитным слоем из двуокиси кремния, оптическая толщина которого равна полуволне излучения. На защитный слой нанесен буферный слой тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной в 2 - 3 длины волны излучения. 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к зеркалам, используемым в лазерной технике.

Известно диэлектрическое зеркало, состоящее из перемежающихся слоев двуокисей кремния и титана, нанесенных на подложку, и нанесенного на зеркало защитного слоя из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2, где λ длина волны излучения [1] Недостатком данного зеркала является малая лучевая прочность.

Наиболее близким к изобретению является лазерное зеркало из многослойного покрытия из перемежающихся слоев с низким и высоким коэффициентами преломления, нанесенного на подложку и на многослойное покрытие слоя из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2 [2] Недостатком этого зеркала является малая лучевая прочность, связанная с нагревом внешних слоев покрытия и защитного слоя из двуокиси кремния при поглощении в них части проходящего лазерного излучения, их дальнейшего расплава и выхода зеркала из строя. Также при попадании пылевой частицы на зеркало, во время воздействия лазерного излучения, частица нагревается и создается локальная зона расплава защитного слоя покрытия и внешнего слоя покрытия, которая при дальнейшем воздействии излучения расширяется и приводит к выходу из строя зеркала. Это воздействие имеет интегральный эффект и резко влияет на долговечность зеркала.

Техническая задача изобретения повышение лучевой прочности зеркала для лазеров.

Техническая задача достигается тем, что в зеркале для лазера, состоящего из многослойного диэлектрического покрытия, нанесенного на подложку и защищенного защитным слоем из двуокиси кремния, на защитный слой наносится буферный слой из тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной 2-3 λ.

На фиг. 1 показано зеркало для лазеров; на фиг. 2 экспериментальная зависимость улучшения лучевой прочности от толщины слоя, где Е_о лучевая прочность зеркала без буферного слоя; Е лучевая прочность зеркала с буферным слоем толщиной δ,δ; оптическая толщина буферного слоя.

На фиг. 1 показана подложка 1, например из кварца, многослойное диэлектрическое покрытие 2, слои 3, например из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/4; слои 4, например из двуокиси циркония с оптической толщиной λ/4; защитный слой 5 из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2; буферный слой 6, например из окиси алюминия или двуокиси кремния, с оптической толщиной 2-3 λ.

При воздействии импульса лазерного излучения он частично поглощается во внешних слоях диэлектрического покрытия, остальная часть отражается. Тепло, выделившееся в результате поглощения излучения во внешних слоях, нагревает их и с помощью теплопроводности в малой части поглощается в защитном слое, при этом основная часть тепла поглощается в буферном слое, который разогревается, но задерживает расплав защитного слоя и внешних слоев диэлектрического покрытия и выход зеркала из строя. В случае попадания пылевой частицы на поверхности зеркала при воздействии излучения частица нагревается и создается зона локального разогрева и расплава буферного слоя. Так как буферный слой выполнен из тугоплавкого материала, то локальный разогрев и расплав не достигает защитного слоя и отражающего диэлектрического покрытия за время импульса, покрытие не разрушается и зеркало сохраняет свою работоспособность.

Толщина буферного слоя выбрана экспериментально из условий максимального количества тепла, которое может поглотиться в буферном слое, и снижения лучевой прочности из-за накопления дефектов нанесения буферного слоя на зеркало.

Таким образом, нанесение буферного слоя из тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной 2-3 λ на зеркало для лазера позволяет повысить в 4,5 раза лучевую прочность зеркала за счет улучшения теплового режима работы отражающего многослойного диэлектрического покрытия (см. фиг. 2).

Предлагаемое зеркало для лазеров обладает большой лучевой прочностью, большой устойчивостью к атмосферным воздействиям, а также большой долговечностью в работе.

Формула изобретения

ЗЕРКАЛО ДЛЯ ЛАЗЕРОВ, содержащее подложку и нанесенное на нее многослойное диэлектрическое покрытие с защитным слоем из двуокиси кремния, оптическая толщина которого равна полуволне излучения, отличающееся тем, что на защитный слой нанесен буферный слой из тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной в 2 3 длины волны излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2