一种宽带激光薄膜反射镜制造技术

本发明专利技术属于光学薄膜技术领域，具体涉及一种宽带激光薄膜反射镜，以及使用该反射镜的固体染料可调谐激光器。本发明专利技术采用双面薄膜的方法，反射镜带宽大于300nm，通过合理选择高、低折射率薄膜的光学厚度系数和基本组合的重复次数，有助于提高宽带反射率，同时兼顾薄膜应力致面形误差变化的控制。本发明专利技术的宽带激光薄膜反射镜能够提高400nm‑700nm波长范围的反射率，可应用在固体染料可调谐激光器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学薄膜
，具体涉及一种宽带激光薄膜反射镜，以及使用该反射镜的固体染料可调谐激光器。
技术介绍
自1960年红宝石激光器专利技术以来，为了实现激光波长的调谐输出，人们积极探索可调谐激光介质，在可调谐激光器的前沿研究技术中，主要有固体染料可调谐激光器(调谐范围400-700nm)和全固态钛宝石可调谐激光器(调谐范围600nm-1200nm)。其中，固体染料激光器具有波长调谐范围宽、吸收和增益容易控制、激光转化效率高和输出功率高等特点，在激光光谱研究、大气监测雷达、激光医疗、水下探测、分离同位素以及工业加工等领域具有广泛应用。固体染料激光器的制备方法较多，一般采用溶胶-凝胶的方法将有机激光染料均匀掺杂在有机或无机基质中，再通过改性提高材料的光、热、力等性能。宽带激光反射镜是构成激光谐振腔的重要元件，其表面宽带高反射膜决定了激光输出的波长范围和激光强度等。高反射镜一般采用高、低折射率的薄膜交替沉积在基底表面，高反射镜的带宽取决于薄膜的等效折射率，理论上折射率差别越大的两种材料，其构成的薄膜反射镜带宽就越大。目前，所有薄膜材料均不能满足在可见光波段中带宽大于300nm的反射镜需求，一般采用反射带叠加的方法实现反射带展宽。反射带展宽通常选择将两个反射带的薄膜叠加在基板表面上，但由此会容易出现两种情况：一种情况是由于膜层厚度增加导致基板的表面形变增加，影响到激光传输的波前继而影响光束质量；另一种情况则是膜层应力大导致膜层容易脱落。基于上述两个原因，如何在实现带宽大于300nm的同时、保持高反射率和低面形变化是宽带反射镜的重要问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提出一种宽带激光薄膜反射镜，以解决如何在实现带宽大于300nm的同时、保持高反射率和低面形变化的技术问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提出一种宽带激光薄膜反射镜，该反射镜包括基底，基底的两个表面分别记为A面和B面，A面为激光入射工作面；A面和B面均具有多层反射膜，多层反射膜的基本组合均为一对高、低折射率薄膜，m为基本组合的重复次数，根据对反射率的要求确定m值；反射膜对应的中心波长为λ0；H和L分别代表高、低折射率材料的λ0/4光学厚度；A面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α(HL)^mβ(HL)^m/空气，其中α和β分别为A面的基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；B面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α’(HL)^mβ’(HL)^m/空气，其中α’和β’分别为B面的基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；根据反射镜对带宽的要求确定α、β、α’和β’的值，且满足以下关系：α+β＝α’+β’，α＞β，α’＞β’，α、β、α’、β’均为大于或等于1且小于或等于2。进一步地，基底材料为对400nm-700nm波段透明的材料。进一步地，基底材料为熔融石英。进一步地，高折射率材料为Ta2O5，低折射率材料为SiO2。进一步地，400nm＜λ0＜450nm，m为等于或大于11。进一步地，λ0＝425nm，m＝11，进一步地，α＝1.6，β＝1，α’＝1.4，β’＝1.2。进一步地，对于工作波长在400nm-700nm的激光，反射镜的平均反射率大于99.78％，最低反射率为99.20％，反射带波纹度为0.747％。此外，本专利技术还提出一种固体染料可调谐激光器，包括上述宽带激光薄膜反射镜。进一步地，激光器的光谱调谐范围为400nm-700nm。(三)有益效果本专利技术采用双面薄膜的方法，反射镜带宽大于300nm，通过合理选择高、低折射率薄膜的光学厚度系数和基本组合的重复次数，有助于提高宽带反射率，同时兼顾薄膜应力致面形误差变化的控制。本专利技术的宽带激光薄膜反射镜能够提高400nm-700nm波长范围的反射率，可应用在固体染料可调谐激光器中。附图说明图1为本专利技术具体实施方式中宽带激光薄膜反射镜结构；图2为本专利技术具体实施方式中两种薄膜材料的折射率；图3为本专利技术具体实施方式中A面的光谱反射率；图4为本专利技术具体实施方式中B面的光谱反射率；图5为本专利技术具体实施方式中反射镜的整体光谱反射率。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术具体实施方式公开一种宽带激光薄膜反射镜，反射镜结构如图1所示。反射镜的基底材料为熔融石英。基底的两个表面分别记为A面和B面，A面为激光入射工作面。A面和B面均具有多层反射膜，多层反射膜的基本组合均为一对高、低折射率薄膜，高折射率材料为Ta2O5，低折射率材料为SiO2。两种薄膜材料对于不同波长的折射率，如图2所示。基本组合的重复次数m＝11。反射膜对应的中心波长为λ0＝425nm，H和L分别代表高、低折射率材料的λ0/4光学厚度。A面和B面的高、低折射率薄膜的光学厚度系数分别为α＝1.6，β＝1，α’＝1.4，β’＝1.2。A面的多层反射膜的膜系结构为：基底/(1.6H1.6L)^11(1H1L)^11/空气。A面的光谱反射率，如图3所示。A面的多层反射膜物理厚度为3441.8nm。B面的多层反射膜的膜系结构为：基底/(1.4H1.4L)^11(1.2H1.2L)^11/空气。B面的光谱反射率，如图4所示。B面的多层反射膜物理厚度为3441.8nm。宽带激光薄膜反射镜的整体光谱反射率，如图5所示。由图5可见，对于工作波长在400nm-700nm的激光，反射镜的平均反射率为99.78％，最低反射率为99.20％，反射带波纹度为0.747％。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带激光薄膜反射镜，其特征在于，所述反射镜包括基底，所述基底的两个表面分别记为A面和B面，所述A面为激光入射工作面；所述A面和所述B面均具有多层反射膜，所述多层反射膜的基本组合均为一对高、低折射率薄膜，m为所述基本组合的重复次数，根据对反射率的要求确定m值；所述反射膜对应的中心波长为λ0；H和L分别代表高、低折射率材料的λ0/4光学厚度；所述A面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α(H L)^mβ(H L)^m/空气，其中α和β分别为所述A面的所述基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；所述B面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α’(H L)^mβ’(H L)^m/空气，其中α’和β’分别为所述B面的所述基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；根据所述反射镜对带宽的要求确定α、β、α’和β’的值，且满足以下关系：α+β＝α’+β’，α＞β，α’＞β’，α、β、α’、β’均为大于或等于1且小于或等于2。

【技术特征摘要】
1.一种宽带激光薄膜反射镜，其特征在于，所述反射镜包括基底，所述基底的两个表面分别记为A面和B面，所述A面为激光入射工作面；所述A面和所述B面均具有多层反射膜，所述多层反射膜的基本组合均为一对高、低折射率薄膜，m为所述基本组合的重复次数，根据对反射率的要求确定m值；所述反射膜对应的中心波长为λ0；H和L分别代表高、低折射率材料的λ0/4光学厚度；所述A面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α(HL)^mβ(HL)^m/空气，其中α和β分别为所述A面的所述基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；所述B面的多层反射膜的膜系结构为：基底/α’(HL)^mβ’(HL)^m/空气，其中α’和β’分别为所述B面的所述基本组合的两个光学厚度系数，单位光学厚度为λ0/4；根据所述反射镜对带宽的要求确定α、β、α’和β’的值，且满足以下关系：α+β＝α’+β’，α＞β，α’＞β’，α、β、α’、β’均为大于或等于1且小于或等于2。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华松，王利栓，姜玉刚，季一勤，姜承慧，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12