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):, , , , , , , , ,
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:

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:

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864

где i - порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки, K - число слоев постоянной толщины, диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864i - толщина i-го слоя, лямбда - длина волны излучения, nдиэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 - коэффициент преломления слоя для волны излучения. 1 ил.
Рисунок 1

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 формуле

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864

где i порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки;

k число слоев постоянной толщины;

di - толщина i-го слоя;

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 - длина волны излучения;

nдиэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 - 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:

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864

где: i порядковый номер слоя с меньшим коэффициентом преломления, начиная от подложки;

K число слоев постоянной толщины;

di толщина i-того слоя;

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 длина волны излучения;

nдиэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 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

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864

и слоев из SiO2 при i 18, 19, 20, выполненных с толщинами

диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864

при длине волны излучения l 1,06 мкм и коэффициентах преломления ZrO2 и SiO2 соответственно диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864 и диэлектрическое покрытие для лазерного зеркала, патент № 2093864.

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

выравнивающая пленка и способ ее изготовления -  патент 2528987 (20.09.2014)
терморегулирующий материал, способ его изготовления и способ его крепления к поверхности корпуса космического объекта -  патент 2515826 (20.05.2014)
инфракрасный отражатель -  патент 2510055 (20.03.2014)
способ регулирования направленного светопропускания -  патент 2509324 (10.03.2014)
способ корректировки формы поверхности оптических деталей -  патент 2499286 (20.11.2013)
противолазерный защитный светофильтр -  патент 2463632 (10.10.2012)
гидрофильное отражающее изделие -  патент 2356075 (20.05.2009)
терморегулирующее покрытие и способ его установки на ка -  патент 2356074 (20.05.2009)
способ оценки слоя защиты от загрязнений на поверхности оптического носителя записи, устройство и оптический носитель -  патент 2348991 (10.03.2009)
радиопрозрачное терморегулирующее покрытие -  патент 2343509 (10.01.2009)

Класс G02B1/08 изготовленные из поляризующих материалов 

поляризационные пленки для видимого диапазона спектра с наноструктурированной поверхностью на основе углеродных нанотрубок -  патент 2426157 (10.08.2011)
многослойное оптическое покрытие -  патент 2226288 (27.03.2004)
способ формирования анизотропных пленок -  патент 2226287 (27.03.2004)
оптически анизотропная пленка и способ ее получения -  патент 2226286 (27.03.2004)
оптический материал для управления параметрами электромагнитного излучения -  патент 2185647 (20.07.2002)
дихроичный поляризатор и материал для его изготовления -  патент 2178900 (27.01.2002)
дихроичный поляризатор и способ его изготовления -  патент 2155978 (10.09.2000)
сульфокислоты замещенных n,n -дифенилдиимидов и дибензимидазолов 3,4,9,10-антантронтетракарбоновой кислоты в качестве материалов для формирования сверхтонких свето- и термостойких поляризующих покрытий серого цвета -  патент 2050387 (20.12.1995)
Наверх