【光学前沿】创新型施瓦茨反射镜可 zui 大 cheng 度 减少杂散光！
原创 EO 精密光学团队 Edmund Optics 爱特蒙特光学
收录于合集
#EdmundOptics 41 #激光光学 21 #光学 40
技术亮点●●
// 1 ｜有 yi 定 量的光通过传统的电介质反射镜进行传输
// 2 ｜多余的透射光会带来噪音导致激光系统的 an 全 性降低
// 3 ｜施瓦兹( Schwarz )反射镜的不透明基底吸收了这些多余的光线
// 4 ｜一种工程化的熔融石英基底保持了熔融石英的关键特性
尽量减少 不 bi 要 的杂散光!
为了防止激光系统中 不bi 要 的光传输，光束收集器通常被放置在每个电介质反射镜后面。虽然具有高反射性，但总有少量的光通过电介质反射镜镀膜泄漏出来。这种多余的传输可以直接通过镜面基底或在镜面内产生鬼影反射，导致激光系统的性能降低，甚至造成激光 an 全 问题。
爱特蒙特光学（Edmund Optics）的新型施瓦茨( Schwarz )反射镜可以显著减少组件后面的光束收集需求。这些反射镜是采用不透明、工程化的熔融石英基底的新型光学元件，在保持反射镜 > 98% 的反射特性的同时，将光通过反射镜的传播降低了几个数量级。基底本身看起来是黑色的 ( schwarz 一词在德语中表示黑色), 同时保持了熔融石英的有益特性。使用施瓦兹( Schwarz )反射镜可以 zui 大 xian 度 地减少光学系统的尺寸，并通过 xiao 除 杂散激光来提高 an 全性。
传统反射镜有什么问题？
虽然大部分入射激光被设计用于这些波长的电介质镜面镀膜所反射，但总有一些光会通过镀膜进入基底。熔融石英和普通反射镜基底可能会让这种光从反射镜的背面转移出去或者产生鬼影反射，将杂散的光引入系统。镜面反射带以外的波长也可能通过镜面进一步造成系统噪声，降低系统性能。
是什么让施瓦兹( Schwarz )镜子的基材变得特别？
施瓦兹( Schwarz )反射镜是由一种工程化的熔融石英构成的，它保持了熔融石英的高激光诱发损伤阈值（LIDT）和低热膨胀特性，同时也阻止了 不 bi 要 的光线传输（图1）。它们的典型热膨胀系数为 0.55x10-6/K、不透明、基本具备中性密度滤光片的功能。
图1: 施瓦兹( Schwarz )反射镜的工程熔融石英基片（左）保持了传统熔融石英的高LIDT和低热膨胀系数（右），同时还吸收了 不 bi 要 的光线，否则这些光线会通过反射镜基片传播并离开后表面。
施瓦兹( Schwarz )反射镜：阻止不需要的传输
图2 展示了施瓦兹( Schwarz )反射镜工程化熔融石英基底的 zhuo 越 光阻。这就不需要将光束收集器放在反射镜后面，从而降低了系统的总成本、重量和尺寸。
图2: 激光从采用熔融石英基底的传统电介质反射镜后表面漏出（顶部），而具有相同厚度、直径和镀膜的施瓦兹( Schwarz )反射镜可以防止这些不需要的光通过反射镜（底部）。
施瓦兹( Schwarz )反射镜的性能测试
为了评估施瓦兹( Schwarz )反射镜的性能，我们切割了一个直径25mm、厚度为 5mm 的黑色工程熔融石英毛胚，并对一个面进行了抛光。使用一个输出功率为500 mW的532 nm二极管泵浦固体（DPSS）连续波激光器和一个能够以10 nW的分辨率测量低至500 nW的硅基光电二极管，对通过该材料的透过率进行了测量。没有检测到信号，意味着传输了7。
随后这个坯件被减薄和抛光到4mm、3mm、zui 后 到 2mm，都 mei 有 ren 何 可记录的传输，由此我们进一步了解到该材料衰减可见光的能力。使用一个能够记录 OD 值高达 9 的锁定放大器，2mm 厚的样品在可见范围内仍然没有传输。
接下来，同样的激光器和光电二极管被用来对施瓦兹( Schwarz )反射镜和带有熔融石英基底的传统电介质反射镜进行比较。两种反射镜的直径均为 25mm，厚度均为 5mm，均有专为 532nm 设计的高反射介质镀膜。 如图 2所示，激光被衰减到137mW，并以45°角照射到反射镜上。光电二极管记录了反射镜前后的测量值，以确定反射和传输。图3 和图 4 结合了两个不同的施瓦兹( Schwarz )反射镜样品和两个传统的熔融石英反射镜样品的数据，所有这些样品分别被测量了五次。
图3: 与传统的电介质反射镜相比，施瓦兹( Schwarz )反射镜的反射率变化很小。
图4: 施瓦兹( Schwarz )反射镜的光密度明显高于传统反射镜。
在 5 分钟的时间范围内，在距离每个光学元件 12.7mm（近）和 304.8mm（远）处测量反射强度。平均而言，这些施瓦兹( Schwarz )反射镜在延伸距离上反射了118.2 mW的入射光，达到了传统熔融石英反射镜（119.6 mW）反射性能的 98.7%。在大多数系统中，施瓦兹( Schwarz )反射镜可以取代传统熔融石英反射镜，而在反射性能上也没有明显的变化。
透过率是在光学元件后面 304.8mm 处测量的，与入射光束同轴。传统的熔融石英样品透过了>84 µW的光，而施瓦兹( Schwarz )反射镜在这种光源下没有可测量的传输，再次透射低于光电二极管的阈值（500 nW）。
爱特蒙特光学（Edmund Optics®）的施瓦茨( Schwarz )反射镜
- >98%的可见光反射率，无残余透过
- 可见光谱中的光密度 > 7.0
- 工程化的高吸收性熔融石英基底
提问 & 解答
Qustions Answers
问 施瓦兹( Schwarz )反射镜采用的工程熔融石英基片是否导致其比传统的熔融石英反射镜更加昂贵？
答 是的，施瓦兹( Schwarz )反射镜比传统的熔融石英反射镜略微昂贵一些，但它不需要在每个反射镜后面放置光束收集装置。这会大大降低整个系统的成本、重量和尺寸。
问 Edmund Optics® 能否制造不同尺寸和波长范围的定制施瓦兹( Schwarz )反射镜？
答 是的，我们可以定制生产不同尺寸和镀膜的施瓦兹( Schwarz )反射镜。需要注意的是，光密度会随着基底的变薄而降低。
森泉为您的科研事业添砖加瓦：
激光控制：激光电流源、激光器温控器、激光器控制、伺服设备与系统等等
探测器：光电探测器、单光子计数器、单光子探测器、CCD、光谱分析系统等等
定位与加工：纳米定位系统、微纳运动系统、多维位移台、旋转台、微型操作器等等
光源：半导体激光器、固体激光器、单频激光器、单纵模激光器、窄线宽激光器、光通讯波段激光器、CO2激光器、中红外激光器、染料激光器、飞秒超快激光器等等
光机械件：用于光路系统搭建的 gao 品质 无应力光机械件，如光学调整架、镜架、支撑杆、固定底座等等
光学平台：主动隔振平台、气浮隔振台、实验桌、刚性工作台、面包板、隔振、隔磁、隔声综合解决方案等等
光学元件：各类晶体、光纤、偏转镜、反射镜、透射镜、半透半反镜、滤光片、衰减片、玻片等等
染料：激光染料、荧光染料、光致变色染料、光致发光染料、吸收染料等等
