專利名稱：一種多層反射鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多層反射鏡，特別涉及一種色散多層反射鏡，包括數(shù)個具有不同特性的單層，施加在一個基板上并且通過相互平行的平面界面彼此連接，以及一個位于光束入射側(cè)的平面前表面。
在激光技術(shù)中，越來越多地使用具有皮秒和飛秒范圍(到10飛秒以下)脈沖寬度的較短激光脈沖。在其在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用之外，這種短脈沖激光裝置還越來越多地用于超高速光譜學(xué)、光學(xué)寬帶通信和飛米化學(xué)(femtochemistry)領(lǐng)域中對材料的高精度加工。用在這種短脈沖激光裝置中的激光晶體(參見WO 98/10494 A)具有優(yōu)越的熱性質(zhì)以及較寬的熒光帶寬，從而能夠產(chǎn)生小于10或者甚至小于5飛秒的脈沖寬度。這里特別地采用了摻雜有過渡金屬的激光晶體比如特別是鈦藍(lán)寶石(TIS)激光晶體。
產(chǎn)生這種超短激光脈沖時(shí)的一個問題在于相應(yīng)激光系統(tǒng)的其余的光學(xué)組件，其中特別重要的是應(yīng)具有可用的寬帶色散組件。
已有提出通過薄層技術(shù)在激光裝置中設(shè)置色散反射鏡，參見US5,734,503 A。在實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)時(shí)，反射鏡包括多個具有不同特性的單層，即分別具有交替的較高和較低折射率，其中當(dāng)反射在頻率范圍具有對應(yīng)較大帶寬的超短激光脈沖時(shí)實(shí)現(xiàn)如下功能使得激光束的不同波長成分在被反射前入射到反射鏡單層的不同深度。以此方式，不同的頻率成分被延遲不同的時(shí)間量，與其相應(yīng)的入射深度相對應(yīng)；如果必須獲得一個負(fù)組延遲色散，則短波波包將在較為靠外處被反射；而長波成分在被反射之前將入射到反射鏡較深處。這說明長波頻率成分相對于短波成分有時(shí)間延遲。以此方式，可以在激光裝置中對短脈沖激光束獲得色散補(bǔ)償。然而特別短時(shí)間范圍的脈沖具有較寬的頻譜，激光束具有不同的頻率成分，主要在光密傳播介質(zhì)(比如在激光晶體中)甚至也在空氣中，“呈現(xiàn)”不同的折射率(即傳播介質(zhì)的光學(xué)厚度對于激光脈沖的不同頻率成分差別很大)；因此激光脈沖的不同頻率成分在穿過傳播介質(zhì)時(shí)被不同程度地延遲。通過在其中實(shí)現(xiàn)負(fù)組延遲色散(group delay dispersion，GDD)的已知色散薄膜激光反射鏡上的上述色散補(bǔ)償可以對此效應(yīng)加以克服。這種已知反射鏡也稱作“線性調(diào)頻反射鏡”(CM)，與先前采用的含有棱鏡的延遲元件相比構(gòu)成了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。這已經(jīng)首次可以從激光諧振器直接獲得具有10飛秒以下脈沖寬度的激光脈沖，并且激光系統(tǒng)變得更為緊湊和可靠。CM反射鏡通過不同光譜成分在多層結(jié)構(gòu)中的入射深度對上述組延遲的波長依賴性進(jìn)行控制。
這種CM反射鏡，更一般地說，類似的多層反射鏡的一個問題在于在最上層與環(huán)境之間的界面即光束照射的前表面處會發(fā)生很大程度上與波長無關(guān)的反射(例如在3％的量級)。因此，在此前表面反射的光束與反射鏡多層結(jié)構(gòu)中更深處反射的光束之間會發(fā)生相互干涉，該干涉可能會導(dǎo)致反射的失真，并且尤其是導(dǎo)致反射鏡相位特性的顯著失真。為了至少部分地抵消該效應(yīng)，已有提出在前表面及與環(huán)境(通常為空氣)的界面處設(shè)置抗反射涂層或窄帶阻擋濾波器(分別參見F.X.Karntner，N.Matuscheck，T.Tschibili，U.Keller，H.A.Haus，C.Heine，R.Morf，V.scheuer，M.tilsch，T.Tschudi，“Design and fabrication of double-chirped mirrors”，1997，Opt.Lett 22，831以及G.Tempea，F(xiàn).Krausz，Ch.Spielmann，K.Ferencz，“Dispersion control over 150THz with chirpeddielectric mirrors”，1998，IEEE JSTQE 4，193)。為了有效地抑制干涉諧振，前表面的反射率應(yīng)當(dāng)在僅僅為10-4的量級。然而抗反射層和阻擋濾波器僅可以在一個非常有限的帶寬范圍近似地呈現(xiàn)該特性。相應(yīng)地，在過去，對于800nm的照射光束，色散反射鏡僅可以在150-160THz的帶寬范圍工作。另外，即使在該帶寬上也不可能完全抑制諧振干涉效應(yīng)，其色散曲線呈現(xiàn)顯著的波動。
因此，本發(fā)明的一個目的在于彌補(bǔ)該情況并提供一種原創(chuàng)設(shè)計(jì)型的多層反射鏡，其中以簡單的方式避免了反射鏡前側(cè)反射造成的上述干涉效應(yīng)。
本發(fā)明原創(chuàng)設(shè)計(jì)型的多層反射鏡特征在于前表面相對于單層之間的界面傾斜。通過反射鏡多層結(jié)構(gòu)前表面，例如介電層(反射鏡)和空氣(環(huán)境)之間的反射鏡最前界面的傾斜定位，可以實(shí)現(xiàn)在該前表面上反射的光束與反射鏡多層結(jié)構(gòu)的其余界面處反射的光束成分不共線，亦即，其軸以相對于其余光束成分之軸的一個對應(yīng)角度延伸；這樣，相應(yīng)地不會再發(fā)生光束重疊或干涉(在離開反射鏡的相應(yīng)距離處，還取決于光束直徑)，從而可以避免前述有影響的干涉效應(yīng)，例如，可以實(shí)現(xiàn)寬帶色散補(bǔ)償。
前表面相對于反射鏡多層結(jié)構(gòu)的其余界面如此“傾斜”的角度可以選擇在相當(dāng)寬的界限之內(nèi)，然而通常將其保持在盡可能地小，例如在1°或僅僅幾度的范圍內(nèi)。一方面，這種小的角度在制作反射鏡時(shí)易于實(shí)現(xiàn)，另一方面，在例如2mm的入射光束直徑時(shí)，由多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)界面所反射的反射后可用光束與在傳播長度接近6cm之后在傾斜前表面處傾斜反射的光束完全分開，也即，從該距離開始不再發(fā)生相位干擾干涉效應(yīng)(此處限定了角度的下限)。另外，小角度(在1°或僅僅幾度的范圍內(nèi))的優(yōu)點(diǎn)在于可以將反射鏡的第一、最外層—其外表面構(gòu)成傾斜的前表面—可以保持較薄，因?yàn)檫@樣由楔形第一外層引致的第二級正色散可以最小化(從而可以供選擇地獲得反射鏡的負(fù)總色散)。
然而，在一定的情況下，優(yōu)選對外層提供較大的“楔”角，例如，為了引入附加的負(fù)色散—與含有棱鏡對的結(jié)構(gòu)中類似。
根據(jù)其用途，多層反射鏡的結(jié)構(gòu)可設(shè)有一定的基板和適宜數(shù)量的薄膜單層，并且其上淀積有相應(yīng)材料。在實(shí)現(xiàn)此點(diǎn)時(shí)，如果傾斜前表面由楔形透明基板的外表面提供，其后側(cè)施加有所述層，往往可以有利地以簡單方式實(shí)現(xiàn)反射鏡外層的楔形。因此在此實(shí)施例中，采用一個預(yù)制的薄透明楔形玻璃基板，其背離前表面的后側(cè)以實(shí)質(zhì)上傳統(tǒng)的方式施加所需的薄膜層；例如，可以施加具有較低折射率的交替層和具有較高折射率的其它交替層。在工作時(shí)，入射光束首先到達(dá)楔形玻璃基板，其傾斜前表面處反射的光束被傾斜反射回去，另外，取決于光束成分的波長在反射鏡內(nèi)部會發(fā)生所需的上述反射，其中在前表面處反射光束成分不會與在外側(cè)傾斜反射的光束發(fā)生干涉。
然而在此實(shí)施例中，已經(jīng)顯示較薄的楔形基板由于涂層中形成的張力會使之彎曲；由此會損害表面質(zhì)量。用于實(shí)現(xiàn)多層反射鏡的傾斜前表面或外表面的一個不同的，但特別有利的方法是由線性地改變厚度的外層來提供該傾斜前表面，這與其它的單層一起施加在背離光束入射側(cè)的基板上。因此在該反射鏡結(jié)構(gòu)中，可以是平面平行且較厚的基板形成反射鏡的后側(cè)，并且在該基板上用實(shí)質(zhì)上現(xiàn)有的方式施加有所述單層。為了實(shí)現(xiàn)楔形的外層，也即提供該層的線性變化的厚度，可以在制作薄膜層形式的該層時(shí)將基板在鍍膜室中以一定程度傾斜定位，或者可以在施加最外層材料時(shí)采用具有適當(dāng)?shù)木€性變化的滲透性的掩模。在這兩種情況下，使已經(jīng)在先前獲得的結(jié)構(gòu)經(jīng)受不均勻蒸汽流以制作外層，其中最外(最上)層的厚度隨著離開蒸汽源距離的增大而單調(diào)遞減。
另一個易于制作的優(yōu)選實(shí)施例特征在于外層由楔形玻璃薄片形成。為了避免在界面涂層/玻璃薄片處發(fā)生反射，可以將玻璃薄片通過折射率匹配液、光學(xué)膠水或光學(xué)粘合劑施加在所述涂層上。
如前面所指出的，在反射鏡多層結(jié)構(gòu)前表面處傾斜反射的光束是具有較低強(qiáng)度的光束，但是仍然會導(dǎo)致?lián)p耗從而構(gòu)成反射鏡損耗。為了最大限度降低反射鏡損耗，因此優(yōu)選在傾斜前表面上涂覆具有相應(yīng)地適合傾斜的前表面的抗反射涂層?？狗瓷渫繉樱貏e是多層涂層實(shí)質(zhì)上是公知的，并且已知有不引致相位失真的抗反射涂層。測試表明，以此方式在傾斜前表面處的反射率在500至1000nm的波長范圍內(nèi)可以降低至0.2％以下。為了完整應(yīng)當(dāng)指出該AR(抗反射)涂層包括以相對于反射鏡多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部的其余界面的傾斜角延伸的層，對應(yīng)于反射鏡前表面本身的傾斜延長線。至于AR涂層的各層，可以分別采用TiO2層和SiO2層，或者Ta2O5和SiO2層。
已經(jīng)證明適宜使單層的厚度隨著其離開基板的距離而變化，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定的反射特性和/或預(yù)定的組延遲色散特性。通過所述的層厚變化，可以根據(jù)反射鏡的使用目的分別確定關(guān)于其反射率和色散(組延遲色散)的一定曲線簇，其中，例如，可以構(gòu)想引入負(fù)組延遲色散，恰如構(gòu)想提供預(yù)定的正組延遲色散一樣。特別地，優(yōu)選使單層的厚度一般地隨著其離開前表面的距離而增大，從而在預(yù)定光譜范圍提供負(fù)的(可選為恒定的)組延遲色散和較高的反射率。
本發(fā)明多層色散反射鏡可以具有線性調(diào)頻結(jié)構(gòu)(參見US 5,734,503A)，其中層厚一般地隨著其離開最前層的距離而增大，另外還可以設(shè)有一個諧振結(jié)構(gòu)，例如公開于在先的AT申請A1160/99中，但其不是在先公開。至于本發(fā)明反射鏡的多層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，可以用公知方法交替地設(shè)置SiO2層和TiO2層作為單層；然而從低成本且可靠地生產(chǎn)的角度上，還可以考慮交替地設(shè)置SiO2層和Ta2O5層作為單層。這種含有Ta2O5層的層結(jié)構(gòu)還因?yàn)門a2O5的吸收峰在較短波長而優(yōu)選，從而材料的破裂閾值較高。
本發(fā)明反射鏡的另一個優(yōu)選實(shí)施例通過交替地設(shè)置具有較低折射率的半導(dǎo)體層和具有較高折射率的半導(dǎo)體層而獲得。這種半導(dǎo)體實(shí)施例的一個優(yōu)點(diǎn)在于可以將實(shí)質(zhì)上公知的可飽和吸收劑層插入在反射鏡的多層結(jié)構(gòu)中，這對于其在激光裝置中的應(yīng)用特別有利。
根據(jù)本發(fā)明的反射鏡用在激光裝置中特別有利，特別是用在短脈沖激光裝置中，特別是作為色散控制元件，如本文開始時(shí)所說明的。
下面參照附圖通過特別優(yōu)選的例示性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的說明，然而這些實(shí)施例并不是限制性的。具體地說，在附圖中，

圖1簡要畫出了含有楔形前玻璃基板的色散多層反射鏡的結(jié)構(gòu)；圖2以對應(yīng)示意圖畫出了不同的多層色散反射鏡，其中設(shè)有一個要按使用目的加以選擇的后向基板作為層結(jié)構(gòu)的基座；圖3表示例如根據(jù)圖1(或者也根據(jù)圖2)的兩個色散反射鏡的結(jié)構(gòu)，用于補(bǔ)償空間色散(角色散)；圖4表示根據(jù)圖1或圖2的反射鏡相對于圖中波長λ變化的反射率R；圖5表示根據(jù)圖1或圖2的反射鏡在圖中波長λ上的組延遲色散GDD；圖6和7分別在相應(yīng)圖中表示根據(jù)圖1或2的另一反射鏡在波長λ上的反射率R(圖6)和組延遲色散GDD(圖7)，該反射鏡由于其在泵浦波長范圍內(nèi)的高傳輸特性而可以用作激光諧振器中的耦合進(jìn)入反射鏡；以及圖8表示與圖2具有后向基板的色散反射鏡類似設(shè)計(jì)的色散反射鏡的特別優(yōu)選實(shí)施例。
在圖1中，簡要畫出了多層色散反射鏡1，例如由具有較低折射率的單層2和具有較高折射率的單層3組成。這些單層2、3交替地安排，可以設(shè)置有，例如，總計(jì)30個單層2、3。這些單層2、3用實(shí)質(zhì)上傳統(tǒng)方法例如氣相沉積方法施加在楔形薄透明基板4特別是玻璃基板的后側(cè)。可以看出，基板4是楔形的，也即，其厚度從最小厚度一端朝向另一最大厚度的相對端線性地改變，從而以此方式獲得前表面5，與單層2、3之間的界面6相比該前表面5以角度α傾斜地延伸。
到達(dá)前表面5的光束7，特別是激光束，將穿過基板4，并且視其單個頻率成分的波長或多或少地在反射鏡1的多層結(jié)構(gòu)2、3中各界面6處被反射，從而獲得前面所述的對反射光束8的色散控制。通常地，此處設(shè)有一個負(fù)的組延遲色散GDD，其中較長波長的波比在反射鏡1中較靠外反射的短波成分會更深地穿透進(jìn)多層結(jié)構(gòu)2、3，用以獲得較后者長的延遲。
已經(jīng)說明，在反射鏡1的前表面，在沒有傾斜前表面時(shí)，盡管比較輕微，通常仍會發(fā)生不利的反射，此處反射的光束導(dǎo)致與反射鏡1的多層結(jié)構(gòu)2、3中反射的光束發(fā)生干涉，該干涉會導(dǎo)致反射鏡的反射率和相位特性的顯著失真。為了避免該干涉效應(yīng)，將前表面5如前所述設(shè)置成相對于其余界面6傾斜，使得分別在反射鏡1的前側(cè)5或5′處反射的光束9各自以等于前表面5或5′的傾斜角α兩倍的角度被反射。以此方式，該傾斜反射的光束9至少在較短距離處不再是干涉因素，因?yàn)橄鄳?yīng)地根據(jù)前表面5或5′的傾斜角以及根據(jù)入射光束7的直徑，在幾厘米范圍內(nèi)將其與已經(jīng)處于較短傳播波長的有用光束7和8完全分離，從而，從該距離開始，可以不再發(fā)生干擾相位的干涉效應(yīng)。
由于線性反射光束9對造成反射鏡1的損耗起作用，所以施加有抗反射(AR抗反射)涂層10，優(yōu)選施加在楔形層4—這里構(gòu)成了層2、3的基板—的前表面5上—該抗反射層施加有交替的較低折射層11或較高折射層12的數(shù)個單層11、12。對于該AR涂層，例如可以用實(shí)質(zhì)上傳統(tǒng)方式交替地采用例如TiO2和SiO2層或者Ta2O5和SiO2層，其中通常小于15層就足夠了，并且，由于該AR涂層10而不會引起相位失真。通過這樣的AR涂層10，可以在受關(guān)注的500nm至1000nm的波長范圍內(nèi)將目前外部前表面5′(反射鏡1與環(huán)境的界面)處的反射率降低至0.2％以下。
為了完整，在圖1中還畫出了表面法線13，它垂直于前表面5′，并且構(gòu)成入射光束7與在前表面5′上傾斜反射的光束9之間夾角的平分線。
為了構(gòu)造根據(jù)圖1的反射鏡1，可以例如選擇如下的層結(jié)構(gòu)材料 層厚(nm)楔形基板4SiO2259.80TiO215.00SiO261.38TiO259.12SiO218.81TiO279.30SiO272.89TiO221.16SiO2118.24TiO256.13SiO230.30TiO275.66SiO296.41TiO233.40SiO276.25TiO276.31SiO280.31TiO235.10SiO2108.49TiO273.01SiO272.73TiO248.58SiO2102.70TiO276.02SiO295.01TiO242.53SiO2100.45TiO297.86SiO2100.47TiO250.81SiO293.09TiO282.43SiO2132.75
TiO276.17SiO284.22TiO269.18SiO2148.68TiO278.55SiO2117.82TiO279.60SiO2154.27TiO278.25SiO2116.50TiO2109.89SiO2143.51TiO289.85SiO2158.38TiO276.01SiO2174.52TiO286.94SiO2186.03TiO296.81SiO2167.78TiO2106.09SiO2191.54TiO2120.83SiO2187.05TiO2122.09SiO2307.80
對于這種反射鏡，圖4和5中分別畫出了其在波長λ(單位nm)的反射率R(單位％)和在波長λ(單位nm)的組延遲色散GDD(單位fs2)。從圖4可以看出，反射率R在500nm至1000nm的波長范圍內(nèi)實(shí)際上是恒定的，而圖5中所示的組延遲色散GDD呈現(xiàn)輕微的波動曲線。
在圖2中，畫出了不同實(shí)施例的多層色散反射鏡1，其中這里再次用傳統(tǒng)方法將分別具有較高或較低折射率的交替單個反射鏡層2、3施加在基板14的后側(cè)。楔形外層4′構(gòu)成最前反射鏡層，其層厚對應(yīng)于角度α線性增加，從而其前表面5再次相對于其余單個反射鏡層2、3之間的界面以角度α傾斜延伸。此處，同樣將AR涂層10施加在外層4′的前表面5上，其中AR涂層10由分別具有較低或較高折射率的交替各層11和12構(gòu)成。因而再次將AR涂層10前表面5′處反射的不利光束9的強(qiáng)度保持在極低水平，從而可以最大限度降低反射鏡的損耗。
楔形外層4′的制備可以例如，把其上已經(jīng)施加有單層2、3的基板14在鍍膜室中根據(jù)所需的傾斜位置加以傾斜，從而，考慮到基板實(shí)際上將經(jīng)受不均勻蒸汽流的事實(shí)，層4′的厚度會隨著其離開蒸汽源距離的增大而線性降低。另一個可能的方法是在從氣相淀積層4′的材料過程中使用對應(yīng)的不均勻掩模，從而也可以為層4′獲得線性變化的層厚。
在圖6和7中，畫出了與根據(jù)圖2的反射鏡1相關(guān)并且涉及在波長λ上的反射率R(圖6)和在波長λ上的組延遲色散GDD(圖7)的示意圖，其中可以看出從大約580nm至950nm的波長范圍內(nèi)反射率R恒定，在600nm至950nm的范圍組延遲色散GDD有在約-30fs2和-38fs2之間輕微波動的曲線，并且在泵浦光束波長(520nm至540nm)附近具有較高的透射率。
在圖8中，畫出了針對圖2實(shí)施例改進(jìn)的多層色散反射鏡1的實(shí)施例，其中再次將用于色散補(bǔ)償?shù)亩鄬咏Y(jié)構(gòu)2、3施加在較厚且平面平行的后側(cè)光學(xué)基板14上。在多層結(jié)構(gòu)2、3的前側(cè)，施加楔形玻璃薄片4″作為外層，如此再次限定了相對于入射光束7的傾斜前表面5。有用反射光束再次用8表示，在前表面5處反射并且傾斜射出以避免如前所述與有用光束干涉的不需要光束9用9表示。楔形玻璃薄片4″在其前表面5可以設(shè)有AR涂層10，如前面的實(shí)施例中所述。
為了避免在多層結(jié)構(gòu)2、3/楔形玻璃薄片4″的界面處發(fā)生反射，可以設(shè)置折射率匹配層16，由之將楔形玻璃薄片4″與多層結(jié)構(gòu)2、3連接，也就是與其最前面的單層2或3連接。詳細(xì)地說，可以采用折射率匹配液，或者借助于光學(xué)膠水或光學(xué)粘合劑將玻璃薄片4″加以固定。這種材料的例子有各種濃度的脂肪族或脂環(huán)族碳水化合物作為折射率匹配液，或者透明環(huán)氧樹脂作為光學(xué)粘合劑或可聚合單體的光學(xué)膠水(參見US 5,045,397 A)。
取決于相應(yīng)的用途，多層反射鏡1的單層2、3可以具有變化的厚度，相應(yīng)地隨其離開外層4′(相應(yīng)于圖2或8)或離開基板4(圖1)的距離而變化，特別是其層厚隨該距離平均一致增加，從而在一定的光譜范圍分別獲得負(fù)組延遲色散GDD和較高的反射率R。
反射鏡1可以是所謂的線性調(diào)頻反射鏡(CM)，然而也可以是諧振層結(jié)構(gòu)。另外，單層2、3本身也可以是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體層，從而在反射鏡結(jié)構(gòu)中插入可飽和的吸收劑層。
為了避免或者相應(yīng)補(bǔ)償空間(角)色散，適宜成對地采用此處所述分別具有傾斜前表面5或5′的反射鏡1，從圖3可以看出。以此方式，可以通過圖3中的另一反射鏡例如1a來補(bǔ)償由反射鏡1所引致的角色散。另外，這種反射鏡對1、1a的結(jié)構(gòu)使得可以對整個色散進(jìn)行精確的調(diào)諧，其中將反射鏡之一例如反射鏡1a沿橫向方向移位，如圖3中箭頭15所示。
通過本發(fā)明多層反射鏡1相應(yīng)前表面5或5′的上述傾斜定位，可以避免在最外界面(相應(yīng)地前表面5或5′)處的阻抗失調(diào)，并且可以實(shí)質(zhì)上提高對反射鏡的高反射帶之下的穿透性，因?yàn)楦呒壍姆瓷漕l帶得以部分抑制。因此，具有相應(yīng)傾斜前表面5或5′的本發(fā)明反射鏡1在600nm至950nm的波長范圍可以具有較高的反射率R和恒定的組延遲色散GDD，并且在通常的泵浦光束波長(520nm至540nm)附近具有較高的穿透性，這從圖4至7中可以清楚看出。通過最前界面6相對于層結(jié)構(gòu)其余界面6的傾斜定位，還可以提高布拉格反射鏡在泵浦光束波長的透射率?？紤]到層2、3、4、4′、4″，特別是外層4或4′或4″，分別對其額定厚度的偏離，本發(fā)明的反射鏡1不如傳統(tǒng)的線性調(diào)頻反射鏡敏感，在傳統(tǒng)反射鏡中較小的制作誤差可能會導(dǎo)致顯著的波動，特別是在GDD曲線中。
通過與層結(jié)構(gòu)無關(guān)地實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)組件與最外楔形層4或4′或4″分別之間的阻抗調(diào)整，可以獲得本發(fā)明反射鏡1的更高穩(wěn)定性。統(tǒng)計(jì)測試已經(jīng)表明，在引致-45fs組延遲色散的傳統(tǒng)線性調(diào)頻反射鏡中，在300nm至800nm的范圍內(nèi)，對額定層厚平均偏離0.5nm會導(dǎo)致GDD特性線的波動，最大幅度為目標(biāo)值的100％(在800nm)。在同等的條件下，在具有相應(yīng)傾斜前表面5或5′的反射鏡中，在800nm處GDD波動的最大幅度僅僅為30％。
權(quán)利要求
1.一種多層反射鏡(1)，包括數(shù)個具有不同特性的單層(2、3)，施加在基板(4；14)上，并且通過相互平行的平面界面(6)彼此連接；和位于光束入射一側(cè)的平面的前表面(5；5′)，其特征在于，所述前表面(5；5′)相對于所述單層(2、3)之間的界面(6)傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述傾斜前表面(5；5′)由厚度線性變化的外層(4′)的外表面提供，該外層(4′)與其它單層(2、3)一起施加在背離光束入射側(cè)的基板(14)上。
3.如權(quán)利要求2所述的反射鏡，其特征在于，所述外層由楔形玻璃薄片(4″)形成。
4.如權(quán)利要求3所述的反射鏡，其特征在于，所述楔形玻璃薄片(4″)通過折射率匹配液施加在最前的單層(2或3)上。
5.如權(quán)利要求3所述的反射鏡，其特征在于，所述楔形玻璃薄片(4″)通過光學(xué)膠水施加在最前的單層(2或3)上。
6.如權(quán)利要求3所述的反射鏡，其特征在于，所述楔形玻璃薄片(4″)通過光學(xué)粘合劑施加在最前的單層(2或3)上。
7.如權(quán)利要求1所述的反射鏡，其特征在于，所述傾斜前表面(5；5′)由楔形透明基板(4)的外表面提供，楔形透明基板(4)后側(cè)附著有所述層(2、3)(圖1)。
8.如權(quán)利要求1至7任一所述的反射鏡，其特征在于，在所述傾斜前表面(5)上施加有具有適當(dāng)傾斜前表面(5′)的抗反射涂層(10)。
9.如權(quán)利要求1至8任一所述的反射鏡，其特征在于，所述單層(2、3)的厚度隨著其離開基板(4；14)的距離而變化以獲得預(yù)定的反射特性和/或預(yù)定的組延遲色散特性。
10.如權(quán)利要求1至9任一所述的反射鏡，其特征在于，所述單層(2、3)的厚度隨著其離開前表面(5；5′)的距離一致增加以提供在預(yù)定光譜范圍內(nèi)的負(fù)的，可選擇地是恒定的組延遲特性和高反射率。
11.如權(quán)利要求1至10任一所述的反射鏡，其特征在于，交替地設(shè)置SiO2層和TiO2層作為所述單層(2、3)。
12.如權(quán)利要求1至10任一所述的反射鏡，其特征在于，交替地設(shè)置SiO2層和Ta2O5層作為所述單層(2、3)。
13.如權(quán)利要求1至10任一所述的反射鏡，其特征在于，交替地設(shè)置具有較低折射率的半導(dǎo)體層和具有較高折射率的半導(dǎo)體層作為所述單層(2、3)。
14.如權(quán)利要求1至13任一所述的反射鏡，其特征在于，它是一個色散反射鏡。
15.如權(quán)利要求1至13任一所述的反射鏡在激光裝置中的應(yīng)用。
16.如權(quán)利要求1至13任一所述的反射鏡在短脈沖激光裝置中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多層反射鏡(1)，特別是多層色散反射鏡，包括設(shè)置在基板(4；14)上的數(shù)個單層(2、3)，通過相互平行的平面界面(6)彼此連接并具有不同的特性。該反射鏡具有平面前表面(5；5′)，位于光束入射一側(cè)并且與所述單層(2、3)之間的界面(6)成一定角度。
文檔編號G02B1/11GK1408068SQ00816821
公開日2003年4月2日 申請日期2000年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月9日
發(fā)明者費(fèi)倫茨·克勞斯, 加布里埃爾·弗洛林·滕佩亞 申請人:費(fèi)姆托激光產(chǎn)品股份有限公司