Fig. 1. Diagrama esquemático do projeto MDLM proposto. Crédito:SIOM
Recentemente, uma equipe de pesquisa do Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai da Academia Chinesa de Ciências (CAS) propôs um novo design com camadas de mistura e novas interfaces de estrutura tipo sanduíche para atender aos requisitos desafiadores dos espelhos de laser dicróicos ideais. O artigo de pesquisa foi publicado em Pesquisa Fotônica em 27 de janeiro, 2021, e foi destacado como Escolha do Editor.
Os espelhos de laser dicróico são geralmente usados como separadores harmônicos, combinadores ou divisores de feixe. Eles desempenham um papel importante em muitas aplicações de laser, incluindo laser de fusão de confinamento inercial, laser de femtossegundo petawatt, lasers de fibra de alta potência, lasers compactos Q-comutados ou com bloqueio de modo, e outros lasers emergentes. Os requisitos para espelhos de laser dicróicos continuam a aumentar com o desenvolvimento da tecnologia de laser. O espelho de laser dicróico ideal para lasers de alta potência requer uma reflexão significativamente diferente ou propriedade de transmissão e um alto limiar de dano induzido por laser (LIDT) em dois comprimentos de onda diferentes de interesse simultaneamente.
Infelizmente, Os espelhos de laser dicróicos tradicionais (TDLM) compostos de materiais puros alternados de alto e baixo índice de refração (n) muitas vezes têm dificuldade em alcançar excelente desempenho espectral e altos LIDTs em dois comprimentos de onda simultaneamente. Há uma compensação entre o desempenho ótico necessário e o LIDT.
Nesse trabalho, os pesquisadores projetaram e prepararam um espelho de laser dicróico baseado em mistura (MDLM), que usa HfO 2 -Al 2 O 3 material de mistura como uma camada high-n com n ajustável e bandgap óptico, e SiO2 puro como um material low-n. A interface entre o SiO low-n 2 camada e o HfO high-n 2 -Al 2 O 3 camada de mistura é uma interface de estrutura tipo sanduíche ("SiO 2 -HfO 2 material gradiente | HfO 2 | HfO 2 -Al 2 O 3 material gradiente "), que substituem a interface discreta tradicional.
Fig. 2. Microestrutura e propriedades ópticas dos revestimentos TDLM e MDLM. Crédito:SIOM
O MDLM mostra excelente desempenho espectral e melhor desempenho em relação ao TDLM com propriedades mecânicas mais finas, absorção mais baixa, e LIDT superior. Para os pulsos de 7,7 ns polarizados em um comprimento de onda de 532 nm e os pulsos de 12 ns polarizados em um comprimento de onda de 1, 064 nm, os LIDTs quase dobraram.
Essa estratégia de design de MDLM abre novos caminhos para revestimentos de espelho dicróicos aprimorados e outros revestimentos a laser e pode beneficiar muitas áreas da tecnologia a laser que dependem de revestimentos a laser de alta qualidade.
