Höhere Harmonische von High-Power-Lasern auf Basis von Yb- und Nd-dotierten Materialien (213 nm, 266 nm)

Die Harmonischen von Nd:YAG- und Nd:YVO₄-Lasern werden häufig für die Materialbearbeitung und für metrologische Anwendungen eingesetzt. LAYERTEC bietet eine Vielzahl von Optiken für die vierte (266 nm) und fünfte (213 nm) Harmonische an. Alle Designs werden nach Kundenspezifikationen berechnet.

Multiwellenlängenspiegel

Abb.1:Reflexionsspektren eines Doppelwellenlängen-Umlenkspiegels für 266 nm und 355 nm

Abb.2:Reflexionsspektren eines Umlenkspiegels für vier Wellenlängen:
HRs (45°, 266 nm + 355 nm) > 99 %
+ HRs (45°, 532 nm + 1064 nm) > 99,9 %

Separatoren für die vierte Harmonische

Abb.3:Reflexionsspektren eines Separators, der die vierte Harmonische reflektiert und die unteren Harmonischen und die Grundwellenlänge transmittiert

Separatoren für die fünfte Harmonische

Abb.4:Reflexionsspektren von Fluoridbeschichtungen auf CaF₂:

a)Umlenkspiegel für die fünfte Harmonische (gemessene Spektren)

b)Separator, der die fünfte Harmonische reflektiert und die unteren Harmonischen und die Grundwelle transmittiert

Spezielle Separatoren

Die fünfte Harmonische bei 213 nm ist eine kritische Wellenlänge für Oxidschichten, da die Absorptionskante von Aluminiumoxid in diesem Wellenlängenbereich beginnt. Aluminiumoxid ist jedoch das einzige Oxidmaterial mit hohem Brechungsindex, das für 213 nm verwendet werden kann. Im Vergleich zu Fluoriden sind Oxidschichten hart und weisen geringe Streuverluste auf. Fluoride hingegen weisen höhere LIDT-Werte und eine längere Lebensdauer für Anwendungen mit mittlerer und hoher Leistung auf.

Abb.5:Reflexionsspektren von Separatoren für die vierte und fünfte Harmonische:
HRu (45°, 266 nm) > 98 % + Ru (45°, 213 nm) < 10 % für unpolarisiertes Licht

a)Oxidbeschichtung optimiert für geringe Streuverluste

b)Fluoridbeschichtung für hohe laserinduzierte Zerstörschwellen

Dünnschicht-Polarisatoren

Sputtertechniken ermöglichen es LAYERTEC, Dünnschicht-Polarisatoren auch für die vierte Harmonische des Nd:YAG-Lasers anzubieten.

Abb.6:Reflexionsspektrum eines Dünnschicht-Polarisators bei 266 nm:
HRs (56°, 266 nm) > 98 % + Rp (56°, 266 nm) < 5 %,
Tp (56°, 266 nm) ≈ 95 %

Tabelle 1:Übliche Spezifikationen für Separatoren für die Harmonischen im UV

Separatortyp	Technologie	Reflexion bei der Zentralwellenlänge		Reflexion bei den entsprechenden längeren Nd:YAG Wellenlängen
				266 nm		355 nm		532 nm		1064 nm
		Rs	Rp	Rs	Rp	Rs	Rp	Rs	Rp	Rs	Rp
3. Harmonische, 355 nm	IAD	> 99,9 %	> 99,5 %					< 5 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %
3. Harmonische, 355 nm	gesputtert	> 99,9 %	> 99,8 %					< 2 %	< 1 %	< 2 %	< 1 %
4. Harmonische, 266 nm	IAD	> 99,7 %	> 99,4 %			< 5 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %
4. Harmonische, 266 nm	gesputtert	> 99,8 %	> 99,5 %			< 5 %	< 1 %	< 2 %	< 1 %	< 2 %	< 1 %
5. Harmonische, 213 nm*	bedampft	> 97 %	> 93 %	< 5 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %	< 10 %	< 2 %
* Fluoridbeschichtung auf CaF₂