レーザー光学部品と吸収の主なルール
1971年に設立以後、II-VIは、光学材料とコーティングの開発に重要な役割を果たし、その結果、炭酸ガスレーザーが出現して材料製法や、レーザー手術、レーザー画像、ターゲット取得、監視など広い分野のアプリケーションの先導的な技術となりました。
炭酸レーザー技術の進歩により、1970年代の初めに、出力レベルが１キロワットを超えるレーザーが発明されました。光学材料や光学コーティングを理解する際に相応の要望があることは明らかでした。
高エネルギー密度導波路レーザーをはじめ、高出力の赤外レーザーは、光学基盤、薄膜コーティング、インターフェースの吸収制御レベルに大きく依存しています。II-VIは、赤外レーザー光学部品テクノロジーで業界のリーダーです。
レーザー光学部品における吸収
光学部品の表面の異物による汚染には、ちり、油、油脂、指紋、炭化水素があります。こうした汚染物質は、光学部品の表面に蓄積すると吸収され、光学部品の寿命が短くなり、効率性が減少します。
汚染が原因の局所的な熱により、高出力レーザー光学部品が「熱散逸」することがあります。高温は、吸収を高めるバルク材料で自由キャリアが増加します。このプロセスによりなだれ現象を引き起こし、熱散逸は、Geで50度超、ZnSeとGaAsで200度超で開始されます。
また、表面欠陥も吸収を引き起こし、次の事柄が含まれます。
- スクラッチ傷
- 穴
- 内蔵された研磨財
- コーティングのピンホール
- コーティングの含有物
こうした表面の欠陥により、サイト周辺の電場で強度の混乱が原因で劣化を蒙るサイトが損傷します。
炭酸ガスレーザーでの吸収効果
炭酸ガスの波長の吸収レベルは、光学熱伝導特性やマウントと相まって、レーザーシステムの性能と光学部品の寿命を決める重要な要素です。
吸収に寄与している要素の原因と制御は複雑ですが、結果は明確で、次のような項目が挙げられます。
- 出力電気の現象
- 出力電気の変動
- モードの不安定
- 焦点のずれ
- コーティングの失敗
- 外部共振器光学部品の失敗
（出力カプラー熱レンズまたはビー
ム供給システムの汚染による）
こうしたメカニズムの失敗は、熱レンズの結果です（吸収が原因の光学部品の物理的な特性の実際の変化）。ビームモードの熱レンズ効果は、温度による材料の屈折率によりさらに上昇します。この後のさらに顕著な効果には、伝達されたビームの光学的な歪みがあります。
低吸収力を確認する試験
II-VIは、商業用炭酸ガスレーザー光学部品の吸収を測定するために、レーザー真空熱量測定試験装置を設置した最初の光学部品メーカーです。
レーザー熱量測定では、熱を遮断するために光学部品のサンプルが真空で搭載されます。サンプルは、炭酸ガスレーザービームで照射され、その間熱電対検出器がサンプルの温度上昇を監視します。レーザービームを止めると、サンプルは冷えます。サンプルの質量を正確に測定することにより、レーザービームの放射電力、試験中に生成された熱/冷却傾斜、合計サンプル吸収（放射レーザー電力の比率として）が判定されます。
品質および低吸収コーティングでリーダーシップを維持するために、レーザー熱量測定システムはII-VIのテクニカルスタッフにより定期的に検定試験と改良を受けます。
試験施設は、当社が炭酸ガスレーザー光学部品テクノロジーで現在最前線を維持している多数の技術革新うち、業界をーリードする最初のものでした。
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