RU2059331C1

RU2059331C1 - Laser mirror

Info

Publication number: RU2059331C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Алексеев; З.Е. Багдасаров; Е.М. Земсков; Е.И. Лебедевич; С.П. Синельников; Г.С. Усоев; М.Г. Черенков; А.Л. Ямнов; В.И. ямпольский
Priority date: 1982-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: engineering physics; mirrors for lasers. SUBSTANCE: laser mirror has substrate and multilayer insulating coat with silicon dioxide protective layer whose optical thickness equals radiation half-wave. Protective layer is covered by high-melting transparent-material buffer layer with optical thickness making up two or three lengths of radiation wave. EFFECT: facilitated manufacture. 2 cl

Description

Изобретение относится к технической физике, а именно к зеркалам, используемым в лазерной технике. The invention relates to technical physics, namely to mirrors used in laser technology.

Известно диэлектрическое зеркало, состоящее из перемежающихся слоев двуокисей кремния и титана, нанесенных на подложку, и нанесенного на зеркало защитного слоя из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2, где λ длина волны излучения [1]
Недостатком данного зеркала является малая лучевая прочность.Known dielectric mirror, consisting of alternating layers of silicon dioxide and titanium deposited on a substrate, and deposited on the mirror a protective layer of silicon dioxide with an optical thickness of λ / 2, where λ is the radiation wavelength [1]
The disadvantage of this mirror is its low radiation strength.

Наиболее близким к изобретению является лазерное зеркало из многослойного покрытия из перемежающихся слоев с низким и высоким коэффициентами преломления, нанесенного на подложку и на многослойное покрытие слоя из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2 [2]
Недостатком этого зеркала является малая лучевая прочность, связанная с нагревом внешних слоев покрытия и защитного слоя из двуокиси кремния при поглощении в них части проходящего лазерного излучения, их дальнейшего расплава и выхода зеркала из строя. Также при попадании пылевой частицы на зеркало, во время воздействия лазерного излучения, частица нагревается и создается локальная зона расплава защитного слоя покрытия и внешнего слоя покрытия, которая при дальнейшем воздействии излучения расширяется и приводит к выходу из строя зеркала. Это воздействие имеет интегральный эффект и резко влияет на долговечность зеркала.Closest to the invention is a laser mirror of a multilayer coating of alternating layers with low and high refractive indices deposited on a substrate and on a multilayer coating of a layer of silicon dioxide with an optical thickness of λ / 2 [2]
The disadvantage of this mirror is its low radiation strength associated with the heating of the outer layers of the coating and the protective layer of silicon dioxide when they absorb part of the transmitted laser radiation, their further melt and the failure of the mirror. Also, when a dust particle enters a mirror during exposure to laser radiation, the particle heats up and a local melt zone of the protective coating layer and the outer coating layer is created, which expands upon further exposure to radiation and causes the mirror to fail. This effect has an integral effect and dramatically affects the longevity of the mirror.

Техническая задача изобретения повышение лучевой прочности зеркала для лазеров. An object of the invention is to increase the radiation resistance of a laser mirror.

Техническая задача достигается тем, что в зеркале для лазера, состоящего из многослойного диэлектрического покрытия, нанесенного на подложку и защищенного защитным слоем из двуокиси кремния, на защитный слой наносится буферный слой из тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной 2-3 λ. The technical problem is achieved in that in the laser mirror, consisting of a multilayer dielectric coating deposited on a substrate and protected by a protective layer of silicon dioxide, a buffer layer of a refractory transparent material with an optical thickness of 2-3 λ is applied to the protective layer.

На фиг. 1 показано зеркало для лазеров; на фиг. 2 экспериментальная зависимость улучшения лучевой прочности от толщины слоя, где Е_о лучевая прочность зеркала без буферного слоя; Е лучевая прочность зеркала с буферным слоем толщиной δ,δ; оптическая толщина буферного слоя.In FIG. 1 shows a mirror for lasers; in FIG. 2 experimental dependence of the improvement of radiation strength on the thickness of the layer, where E _{about the} radiation strength of the mirror without a buffer layer; E radiation strength of a mirror with a buffer layer of thickness δ, δ; optical thickness of the buffer layer.

На фиг. 1 показана подложка 1, например из кварца, многослойное диэлектрическое покрытие 2, слои 3, например из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/4; слои 4, например из двуокиси циркония с оптической толщиной λ/4; защитный слой 5 из двуокиси кремния с оптической толщиной λ/2; буферный слой 6, например из окиси алюминия или двуокиси кремния, с оптической толщиной 2-3 λ. In FIG. 1 shows a substrate 1, for example of quartz, a multilayer dielectric coating 2, layers 3, for example of silicon dioxide with an optical thickness of λ / 4; layers 4, for example of zirconia with an optical thickness of λ / 4; a protective layer 5 of silicon dioxide with an optical thickness of λ / 2; buffer layer 6, for example of alumina or silica, with an optical thickness of 2-3 λ.

При воздействии импульса лазерного излучения он частично поглощается во внешних слоях диэлектрического покрытия, остальная часть отражается. Тепло, выделившееся в результате поглощения излучения во внешних слоях, нагревает их и с помощью теплопроводности в малой части поглощается в защитном слое, при этом основная часть тепла поглощается в буферном слое, который разогревается, но задерживает расплав защитного слоя и внешних слоев диэлектрического покрытия и выход зеркала из строя. В случае попадания пылевой частицы на поверхности зеркала при воздействии излучения частица нагревается и создается зона локального разогрева и расплава буферного слоя. Так как буферный слой выполнен из тугоплавкого материала, то локальный разогрев и расплав не достигает защитного слоя и отражающего диэлектрического покрытия за время импульса, покрытие не разрушается и зеркало сохраняет свою работоспособность. When exposed to a laser pulse, it is partially absorbed in the outer layers of the dielectric coating, the rest is reflected. The heat released as a result of absorption of radiation in the outer layers heats them and is absorbed in a small part by means of thermal conductivity in a small part, while the bulk of the heat is absorbed in the buffer layer, which is heated, but delays the melt of the protective layer and the outer layers of the dielectric coating and the output mirrors out of order. If a dust particle enters the mirror surface due to radiation, the particle heats up and a zone of local heating and melt of the buffer layer is created. Since the buffer layer is made of refractory material, local heating and the melt do not reach the protective layer and the reflective dielectric coating during the pulse, the coating does not collapse and the mirror maintains its operability.

Толщина буферного слоя выбрана экспериментально из условий максимального количества тепла, которое может поглотиться в буферном слое, и снижения лучевой прочности из-за накопления дефектов нанесения буферного слоя на зеркало. The thickness of the buffer layer was chosen experimentally from the conditions of the maximum amount of heat that can be absorbed in the buffer layer and a decrease in radiation strength due to the accumulation of defects in the deposition of the buffer layer on the mirror.

Таким образом, нанесение буферного слоя из тугоплавкого прозрачного материала с оптической толщиной 2-3 λ на зеркало для лазера позволяет повысить в 4,5 раза лучевую прочность зеркала за счет улучшения теплового режима работы отражающего многослойного диэлектрического покрытия (см. фиг. 2). Thus, the application of a buffer layer of a refractory transparent material with an optical thickness of 2–3 λ to a laser mirror makes it possible to increase the radiation resistance of the mirror by a factor of 4.5 by improving the thermal regime of the reflective multilayer dielectric coating (see Fig. 2).

Предлагаемое зеркало для лазеров обладает большой лучевой прочностью, большой устойчивостью к атмосферным воздействиям, а также большой долговечностью в работе. The proposed mirror for lasers has a large radiation strength, high resistance to atmospheric influences, and also great durability.

Claims

LASER MIRROR, containing a substrate and a multilayer dielectric coating deposited on it with a protective layer of silicon dioxide, the optical thickness of which is equal to the half-wavelength of radiation, characterized in that the protective layer is coated with a buffer layer of refractory transparent material with an optical thickness of 2 3 radiation wavelengths .