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金屬反射鏡

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金屬反射鏡

發布日期:2021-04-01 作者: 點擊:

 金屬反射鏡

定義:反射鏡的反射是由金屬涂層引起的。 

  金屬反射鏡是采用薄的金屬涂層得到的反射鏡,金屬涂層可由蒸鍍技術或者濺射技術制作。金屬涂層至于沉底之上,通常為玻璃或者金屬。常見的金屬涂層包含鋁,銀或金;銅,鉻或其它鎳鉻合金不常用。 

  金屬涂層上面通常會涂覆一層或者多層薄的介質材料,例如非晶態二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(Si3N4),材料是用來保護金屬涂層避免被氧化或刮蹭。這些保護涂層比無涂層的更加耐磨,而且比介質反射鏡更加靈敏。在金屬與光學器件接觸面需要仔細清洗。而且金屬反射鏡對濕度和腐蝕氣體很敏。 

  采用多層保護涂層也可以增強反射率,這得到增強金屬涂層。這時金屬介質涂層不僅具有金屬反射鏡的大帶寬,而且還具有介質反射鏡很高的反射率和損傷閾值。 

 

金屬反射鏡

寬帶,低色散 

  金屬反射鏡優于介質反射鏡的很大一方面在于其反射率在很大的光譜范圍內都是相同的,并且與入射角和偏振態無關。并且,金屬反射鏡制作簡單,相對便宜。因此,普通反射鏡都是采用金屬反射鏡。有時很寬帶寬的超短脈沖也需要采用金屬反射鏡,因為介質反射鏡很難得到足夠的反射帶寬(盡管目前啁啾介質反射鏡已經具有很大的帶寬了)。另外,金屬反射鏡的色散(chromatic dispersion)也很弱,反射相移與波長的相關性很小。[[ ]] 介質反射鏡可以工作于長紅外波長處,例如,可達20微米。在該波長區域,介質反射鏡很難工作,以為介質對該波長的光有很強的吸收。 


有限的反射率 

  與介質反射鏡相比,金屬反射鏡的一個缺點就是其反射損耗很大。這是其材料的特性,因為金屬不可避免的會吸收一些入射光(即使金屬很純)。因此得到的反射率是有限的,例如,銀反射鏡可達到98%。另一個后果就是較低的光學損傷閾值:由于吸收的光會產生熱,而這些熱儲存在很薄的涂層中很容易使其損壞。不管是用平均功率表示還是峰值功率表示,其損傷閾值都比較低。如果平均功率很高,存在顯著的熱透鏡,即使在低于損傷閾值時熱效應也會引起光束畸變。 


  采用多層介質涂層可以減小反射損耗。這些涂層也相應的能夠提高光學損傷閾值。例如,增強銀反射鏡對于1064nm YAG激光器產生的納秒脈沖的損傷閾值為幾J/cm2,而一個簡單的銀反射鏡則只有0.5J/cm2(鋁的更?。?。介質反射鏡則可以承擔幾十J/cm2。 


 部分透射鏡 

  可以把金屬涂層制作的非常薄來得到部分的透明度。但是,這種情況下損耗很大,因此反射率和折射率之和小于1.在這種情況下一般采用介質反射鏡,但是當需要工作帶寬很大并且允許較高的功率損耗時,可以采用部分透射金屬反射鏡。 


常用材料 

 鋁涂層通常用于可見光和紫外光區域,反射鏡在可見光區域可大于90%,而在紫外區域則小于90%。 

 銀涂層適合的波長范圍為500 nm到20 微米。由于銀損耗小,因此其損傷閾值大于鋁涂層。 


  金反射鏡也是類似的,但是只能用到600nm或更長波長的情況??梢赃_到大于95%(有時在99%附近)的反射率。在700-2000 nm波長范圍內,如果采用保護的金反射鏡可以得到平均反射率為97%。有時采用無保護的金反射鏡,為了避免保護涂層中的色散;因為金不易被氧化。 


  鍍金銅反射鏡(有時由電化學方法制備)可用于高功率紅外激光器,如二氧化碳激光器。由于金和銅具有很高的熱導率,可以承擔很高的熱效應。 


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