диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала
Классы МПК: | G02B1/10 оптические покрытия, полученные нанесением на оптические элементы или обработкой их поверхности G02B1/08 изготовленные из поляризующих материалов |
Автор(ы): | Алексеев В.А., Егоров В.Н., Земсков Е.М., Лебедевич Е.И., Орлов В.К., Синельников С.П., Усоев Г.С., Черенков М.Г., Ямнов А.Л., Ямпольский В.И. |
Патентообладатель(и): | Обособленное научно-производственное подразделение по солнечной и точной оптике "СОЛТО" при Научно- производственном объединении "Астрофизика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1981-03-20 публикация патента:
20.10.1997 |
Использование: квантовая электроника. Сущность изобретения: диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала содержит чередующиеся слои диэлектрика с большим и меньшим коэффициентами преломления. Слои диэлектрика с меньшим коэффициентом преломления, начиная с К-го слоя, выполнены с возрастающей от подложки толщиной, определяемой по формуле:
где i - порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки, K - число слоев постоянной толщины, i - толщина i-го слоя, лямбда - длина волны излучения, n - коэффициент преломления слоя для волны излучения. 1 ил.
Рисунок 1
где i - порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки, K - число слоев постоянной толщины, i - толщина i-го слоя, лямбда - длина волны излучения, n - коэффициент преломления слоя для волны излучения. 1 ил.
Формула изобретения
Диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, содержащее чередующиеся слои диэлектрика с большим и меньшим коэффициентами преломления, нанесенные на подложку зеркала, отличающееся тем, что слои диэлектрика с меньшим коэффициентом преломления, начиная с К-го слоя, выполнены с возрастающей от подложки толщиной, определяемой по формулегде i порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки;
k число слоев постоянной толщины;
di - толщина i-го слоя;
- длина волны излучения;
n - коэффициент преломления слоя для волны излучения.
Описание изобретения к патенту
Данное изобретение относится к области квантовой электроники. Известны диэлектрические покрытия в оптических квантовых генераторах, которые состоят из многослойных диэлектрических покрытий из TiO2, SiO2, ZrO2, ZnSe и Na3AlF6 [1]Недостатком данных зеркал является относительно малая лучевая стойкость, связанная с перегревом и расплавом внешних слоев зеркала. По технической сущности наиболее близким к заявляемому устройству является лазерное зеркало с уменьшенным электрическим полем во внешних слоях, содержащее подложку и нанесенные на нее чередующиеся слои TiO2 и SiO2, с оптическими толщинами, равными четверти длины волны излучения, причем несколько внешних слоев выполнены с толщиной, зависящей от сдвига фазы излучения [2]
Недостатком данного зеркала является недостаточная лучевая стойкость, связанная с нагревом более нагруженных внешних слоев покрытия при поглощении в них части проходящего лазерного излучения, их дальнейшим расплавом и выходом зеркала из строя. Нагрев внешних слоев связан с тем, что слои с более высоким коэффициентом преломления материала, как правило, обладают большим коэффициентом поглощения излучения, поглощают энергию излучения в значительно большей степени и нагреваются до более высокой температуры, чем слои с меньшим коэффициентом преломления. Т. к. все слои выполнены с оптическими толщинами, равными или близкими к четверти длины волны излучения, более нагретые слои с высоким коэффициентом преломления достаточно быстро передают тепло слоям с меньшим коэффициентом преломления и температура всех слоев резко повышается, что в конечном счете приводит к пониженной лучевой стойкости. Техническая задача изобретения повышение лучевой стойкости лазерного зеркала. Техническая задача достигается тем, что в лазерном зеркале, содержащем чередующиеся слои диэлектрика с большим и меньшим коэффициентами преломления, нанесенные на подложку зеркала слои диэлектрика с меньшим коэффициентом преломления, начиная с K-того слоя, выполнены переменной толщины с возрастающей от подложки толщиной, определяемой по формуле:
где: i порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки;
K число слоев постоянной толщины;
di толщина i-того слоя;
длина волны излучения;
n коэффициент преломления вещества слоя для длины волны излучения l. Предложенное устройство иллюстрируется чертежом, где показаны кварцевая подложка 1, диэлектрическое покрытие 2 из чередующихся слоев, слои 3 из ZrO2, слои 4 из SiO2. Лазерное зеркало состоит, например, из подложки, выполненной из кварцевого стекла, нанесенного на нее диэлектрического покрытия, состоящего из 20 пар слоев из SiO2 и ZrO2, нанесенных методом электронно-лучевого напыления. Для i 20 и K 17 диэлектрическое покрытие состоит из 20 слоев ZrO2 и 17 слоев из SiO2, выполненных с толщиной, равной соответственно
и слоев из SiO2 при i 18, 19, 20, выполненных с толщинами
при длине волны излучения l 1,06 мкм и коэффициентах преломления ZrO2 и SiO2 соответственно и . При воздействии на зеркало импульса лазерного излучения он частично поглощается в зеркале. Большая часть поглощенного излучения в зеркале выделяется в 3 4-х внешних парах слоев диэлектрического покрытия, причем, т.к. коэффициент поглощения излучения у ZrO2 значительно больше, чем у SiO2, то слои из ZrO2 нагреваются до более низкой температуры и поэтому слои из ZrO2 передают тепло слоям из SiO2. Т.к. слои из SiO2 имеют большую толщину, чем слои из ZrO2, то общая температура пары слоев остается достаточно низкой и для достижения допустимой температуры слоев требуется значительно большее количество энергии лазерного излучения. Таким образом, выполнение лазерного зеркала с диэлектрическим покрытием, при уширении, начиная с K-того слоя с меньшим коэффициентом преломления, позволяет повысить лучевую стойкость лазерного зеркала за счет улучшения теплового режима работы отражающего многослойного диэлектрического покрытия. Лазерное зеркало обладает следующими преимуществами: большей лучевой стойкостью и большей долговечностью в работе при сохранении технологии изготовления и незначительных дополнительных затратах.
Класс G02B1/10 оптические покрытия, полученные нанесением на оптические элементы или обработкой их поверхности
Класс G02B1/08 изготовленные из поляризующих материалов