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高色散镜片

UFI®推出了一系列高色散、低损耗、可忽略热效应的镜片:HD73和HD64。这些新型的高色散镜片已成功应用于功率可扩展的Kerr透镜模锁Yb:YAG薄盘激光器。

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HD73&HD64 具有降低热透镜效应的色散镜

产品图

近年来,超快高能振荡器和放大器已经在研究实验室以及许多工业应用中变得无处不在。一些最有前途的应用包括工业中的激光消融和微加工,以及研究中的高次谐波产生。然而,由于实验和技术上的限制,目前还没有达到模锁振荡器所能实现的脉冲能量的理论极限。其中一个主要限制是热效应和随之而来的热透镜效应。热透镜效应在最糟糕的情况下会导致不同的模式轮廓,略微失真的模式和光束指向漂移,这是由于腔体的缓慢和时间依赖性的失调引起的。因此,具有可忽略热效应的腔体设计是一个有前途的解决方案。

在腔体内部,主动介质和腔内光学元件都会产生热效应。虽然在主动介质中避免热效应的空间较小,但巧妙设计腔内光学元件可以绕过这个问题。

高色散(HD)镜片是当今超快振荡器的关键组件之一,其性能显著影响激光器的性能。得益于色散多层膜镜技术的最新进展和丰富的经验,UFI®推出了一系列高色散、低损耗、可忽略热效应的镜片:HD73和HD64。这些新型的高色散镜片已成功应用于功率可扩展的Kerr透镜模锁Yb:YAG薄盘激光器。

主要特点:

  • 波长覆盖 @ 1030 nm
  • 平均色散为 -3000 fs²(HD73)和 -1000 fs²(HD64)
  • HD73 的平均反射率> 99.8%,HD64 的平均反射率> 99.95%

降低热透镜效应的色散镜-一项实验性研究:

不同的高色散镜片经过实验研究,研究了热效应的存在。通常情况下,当色散度(GDD)值大于-1000 fs²时,开始出现与功率相关的效应。在下图中,测量了放置在激光腔内的不同高色散镜片的表面温度,以连续波(CW)运行方式进行测量。

这些测量是使用红外照相机(FLIR SC305)进行的,表明存在一定的温升。样品HD64(-1000 fs²)和HD73(-3000 fs²)在激光无功率(298 K)和激光工作时表现出类似的温升,大约为10-20 K,见图a和b。这些镜片在振荡器运行期间没有明显的温度相关效应。相反,一块常规的高色散(HD)镜片,其色散度为-3000 fs²,其温升明显高达>50 K,导致振荡模式和振荡器稳定性恶化,见图c。

高反射率镜片(四分之一波堆叠)通常比高色散镜片具有更低的热透镜效应。

为了证明我们的高色散镜片具有降低的热透镜效应,对由与高色散镜片相同的交替材料制成的高反射率镜片进行了研究。与HD镜片相比,这些镜片的温升为14 K ,再次证实了高色散镜片具有降低的热透镜特性。

a) ΔTmax= 10K

b) ΔTmax= 20K

c) ΔTmax= 57K

对连续波工作中位于腔体内的不同高色散(HD)镜面表面温度的分析。测量结果显示,具有低热透镜的HD镜面具有较低的温度梯度:

a)HD64(-1000 fs²),b)HD73(-3000 fs²),与c)普通的HD镜面(-3000 fs²/反射)相比。

应用指南:

近年来,超快高能振荡器和放大器已经成为研究实验室以及一些工业应用中不可或缺的设备。色散镜(DM)是这些系统的关键组件之一,它们的性能显著影响了激光器的性能。虽然从理论上讲,锁模振荡器所能实现的脉冲能量的最大限制尚未达到,但其限制源于实验和技术方面的问题。其中一个主要问题是激光腔内光学元件,特别是色散镜中的热效应。为了解决这个待解决的问题,并借鉴了色散多层膜技术的最新进展和丰富的经验,Ultrafast Innovations GmbH推出了一系列高色散、低损耗、热效应可以忽略的镜片,其中包括HD73和HD64。这些新型高色散镜片(HDM)已成功应用于功率可扩展的Yb:YAG薄盘激光器的克尔透镜锁模。

对开发的镜片的表面温度变化进行分析,发现在运行的克尔透镜锁模振荡器中,这两种设计都表现出相对较低的表面温度最大值,约为314 K,而没有激光时为298 K,而通常的高色散镜(HDMs)则高达380 K以上。由相同交替材料制成的高反射镜(四分之一波堆叠)最高温度为312 K。