可变反射镜 Variable reflectivity mirrors

2022-11-22 09:53:34 浏览:398

定义

反射率(反射率)具有空间变化的镜子。

可变反射镜(也称为可变反射镜或分级反射镜)是表现出其反射率(或反射率)的空间变化的镜子。 通常,反射镜设计是径向对称的,即反射率仅取决于距镜子中心的距离r。 例如,有高斯镜,其中反射率由高斯函数控制:

可变反射镜 Variable reflectivity mirrors

其中w是确定高斯函数宽度的参数。 当然,其他轮廓也是可能的,例如超高斯(上面公式中的指数大于2),抛物线或贝塞尔函数轮廓。 还有一些反射率取决于线性坐标的镜子。

可变反射镜的工作原理和制备

一种可能性是在镜面基板上沉积一个厚度不同的相对高反射层。 例如,它可以是金属涂层或高折射率介电材料。 人们还可以制造介电多层镜,其中层厚度与空间相关。

空间依赖性可以引入,例如通过使用一些掩模,这会导致材料的空间依赖通量沉积。 为了制造反射率具有纯径向依赖性的镜子,通常会在沉积过程中使基板旋转。

其他制造技术也是可能的,例如在生产原始均匀的镜子后对反射特性进行空间相关的修改。 如果用激光辐射进行这种表面改性,则可以实现制作各种类型的反射率形状的高度灵活性。

请注意,例如,布拉格镜设计的层厚度值的简单变化与布拉格波长的高斯变化不会转化为高斯反射率分布,如图1所示。 这是因为这种镜子中的干涉条件导致反射率对布拉格波长的复杂依赖性。

可变反射镜 Variable reflectivity mirrors

图1:布拉格镜 1064 nm 波长处的反射率分布,其中布拉格波长根据高斯函数变化。假设我们有五个SiO2/钛2布拉格层对,布拉格波长在中心为1000 nm。该图表是用RP涂层软件制作的。

可变反射率可能与与平面(或预定义的曲面)的某些偏差有关。 然而,对于许多应用来说,这种变化可能是微不足道的。

请注意,除了可变的反射率外,还可能存在光学相位变化 - 不仅是由于整个反射镜的厚度变化,而且是由于介电镀膜中的干涉效应。

只有一小部分镜子制造商能够生产可变反射率反射镜,只有一小部分二手镜子属于这种类型。

可变反射镜的应用

可变反射率反射镜的典型应用是作为具有不稳定谐振器的激光器中的输出耦合器。 在这里,可变反射率用于限制谐振器中的激光束直径,否则光束会越来越膨胀。 通常,人们使用高斯反射镜。 这种方法允许人们构建具有相对较大模式区域并且仍然接近衍射限制输出光束的激光器,即高光束质量。 这用于一些高功率激光器,包括例如各种固态激光器和CO2激光器。

另一个应用是可变衰减器。 例如,可以使用反射率仅取决于某些x坐标的镜子,这样可以通过在x方向上平移镜子来改变入射光束的衰减。

基础光学

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