為激光系統(tǒng)選擇合適的反射鏡需要考慮許多因素,包括反射率、激光抗損傷性、涂層耐久性、基板熱膨脹、波前畸變、散射光和成本。這些反射鏡特性取決于光學(xué)鍍膜、基板和表面質(zhì)量。光學(xué)鍍膜是鏡子最關(guān)鍵的部件,因?yàn)樗鼪Q定了其反射率和耐用性。光學(xué)反射鏡鍍膜通常由金屬或介電材料制成。憑借其導(dǎo)電性,金屬具有復(fù)雜的折射率,在非常寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有較大的虛部。這會(huì)產(chǎn)生對(duì)波長(zhǎng)相對(duì)不敏感的大反射率,從而使金屬反射鏡具有光澤的外觀。
金屬涂層通常由銀、金或鋁制成,所得反射鏡可以在非常寬的光譜范圍內(nèi)使用。金屬涂層相對(duì)較軟,容易損壞,清潔時(shí)必須特別小心。帶有介電涂層的反射鏡更耐用,更易于清潔,并且更能抵抗激光損壞。然而,由于其色散和主要是實(shí)折射率,介電鏡具有較窄的光譜反射率,通常用于可見光和近紅外光譜區(qū)域。與金屬涂層相比,介電涂層的設(shè)計(jì)具有更大的靈活性。與金屬反射鏡相比,介電鏡可以在一定的光譜范圍內(nèi)提供更高的反射率,并且可以提供定制的光譜響應(yīng)。
沉積涂層的大多數(shù)基板是介電材料,這些基板控制反射鏡的熱膨脹和透射性能。某些材料的熱膨脹系數(shù)(例如熔融石英)比其他材料(例如N-BK7光學(xué)玻璃)低,但還必須考慮材料的成本和易于拋光。如果不需要通過基板透射的光,則通常對(duì)基板的背面進(jìn)行研磨以防止意外透射。然而,對(duì)于透射鏡,具有均勻折射率的基板材料很重要,例如熔融石英。
在沉積光學(xué)鍍膜之前,必須將基板的表面研磨并拋光成適當(dāng)?shù)男螤?平面或彎曲)。表面質(zhì)量和平整度決定了鏡面性能的保真度,而目標(biāo)應(yīng)用決定了對(duì)這些參數(shù)的要求。表面平整度通常以波長(zhǎng)指定,例如λ/10,在鏡子的整個(gè)可用區(qū)域。當(dāng)波前的保留至關(guān)重要時(shí),應(yīng)選擇λ/10至λ/20反射鏡,而要求較低的應(yīng)用可以承受λ/2至λ/5的反射鏡,從而降低成本。表面質(zhì)量通常由表面上隨機(jī)局部缺陷的嚴(yán)重程度決定。這些通常根據(jù)“劃痕和凹陷”規(guī)格進(jìn)行量化,例如 20-10,值越低表示質(zhì)量提高,因此散射越低。對(duì)于高精度表面,例如在激光器腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)的表面,可能需要 10-5 的劃痕-挖掘規(guī)格,因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生非常少的散射光。
表面拋光公差包括不規(guī)則性、表面粗糙度和外觀缺陷,均使用最先進(jìn)的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。這些相同的參數(shù)和程序用于評(píng)估其他光學(xué)元件(如透鏡或窗口)的質(zhì)量和平坦度。