Traitements hautement réfléchissants

Cela correspond à la section 11.4 du Guide des Ressources en Optique Laser.

Les traitements hautement réfléchissants (HR) sont utilisés pour minimiser la perte de lumière lors des réflexions de laser et d’autres sources lumineuses. Les phénomènes d’absorption et de diffusion au cours de la réflexion entraînent une diminution du rendement et le risque de dommages induits par le laser. Les traitements HR sont utilisés au sein d’applications d’optique laser usuelles comme le pliage de la trajectoire d’un faisceau laser et les miroirs d’extrémité de cavité laser.

Les traitements miroir métalliques sont utilisés pour créer des composants réfléchissants pour de nombreuses applications, mais les applications laser nécessitent souvent une réflectivité supérieure à celles proposées par les traitements miroir métalliques standard. C’est pourquoi les revêtements HR diélectriques multicouches sont généralement utilisés pour les miroirs laser au détriment des revêtements miroir métalliques, étant donné qu’ils permettent d’atteindre une meilleure réflectivité. Les surfaces métalliques réfléchissent la lumière car les électrons faiblement liés oscillent librement selon des ondes de lumière incidente de faible impédance ou avec peu d’entrave. Toutefois, tous les métaux absorbent une certaine quantité de lumière incidente. Ainsi, les revêtements miroir métalliques sont susceptibles d’être endommagés s’ils sont utilisés avec des lasers haute puissance.¹

Les traitements HR diélectriques réfléchissent la lumière sur la base d’interférences constructives au cours de réflexions de Fresnel et leur objectif est totalement à l’opposé de celui des traitements AR, étant donné qu’ils utilisent des interférences constructives pour maximiser les réflexions de Fresnel au lieu d’avoir recours à des interférences destructives pour les minimiser (Figure 1). Les interférences constructives sont provoquées par l’alternance de couches de matériaux d’indices de réfraction bas et élevés avec des épaisseurs spécialement choisies pour maximiser la réflectivité à une gamme de longueurs d’onde donnée. Dans un miroir diélectrique λ/4, également appelé miroir de Bragg, l’épaisseur de chaque couche correspond à un quart de la longueur d’onde de conception. L’épaisseur de couche est basée sur la longueur d’onde interne au matériau, et non sur la longueur d’onde dans le vide.²

Figure 1 : Les traitements HR diélectriques utilisent des interférences constructives de réflexions de Fresnel afin de permettre une réflectivité supérieure à celle de réflecteurs métalliques

Les revêtements diélectriques permettent également d’améliorer la manipulation de miroirs métalliques, d’augmenter la durabilité du traitement métallique, d’offrir une protection contre l’oxydation et d’optimiser la réflectance du traitement métallique au niveau de domaines spectraux spécifiques. Les traitements métalliques sont très délicats sans traitement de protection et requièrent des précautions supplémentaires au cours de la manipulation et du nettoyage. La surface d’un traitement métallique non protégé ne doit jamais être touchée ou nettoyée si ce n’est par le biais d’air sec et pur. Vous pouvez utiliser de l’alcool isopropylique ou de l’acétone pour nettoyer les miroirs métalliques avec traitement diélectrique. Le Tableau 1 présente une liste des options de traitement miroir métallique d’EO, tandis que le Tableau 2 répertorie les traitements laser HR diélectriques standards d’EO.

Tableau 1 : Spécifications de réflectivité pour traitements miroir métalliques standards d’EO

Tableau 2 : Traitements laser HR standards
DWL	Spécifications de réflectivité	LIDT, pulsé $ \left( \frac{\text{J}}{\text{cm}^2} \right)$	LIDT, onde continue $ \left( \frac{\text{MW}}{\text{cm}^2} \right) $
266 nm	R_abs > 99.5 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 263 - 268 nm	2.5, 20 ns @ 20 Hz	1
343 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 339 - 346 nm	6, 20 ns @ 20 Hz	1
355 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 351 - 358 nm	6, 20 ns @ 20 Hz	1
515 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 509 - 520 nm	15, 20 ns @ 20 Hz	1
532 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 523 - 537 nm	15, 20 ns @ 20 Hz	1
1030 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 1020 - 1040 nm	20, 20 ns, @ 20 Hz	1
1064 nm	R_abs > 99.8 % @ DWL, R_avg > 99.5 % 1046 - 1074 nm	20, 20 ns @ 20 Hz	1

Table 2 : Spécifications de réflectivité et seuils de dommage laser garantis pour traitements laser HR diélectriques standard d’EO. Pour d’autres longueurs d’onde, des conceptions de traitement personnalisées sont disponibles sur demande

Références

Field, Ella S., et al. “Repair of a Mirror Coating on a Large Optic for High Laser-Damage Applications Using Ion Milling and over-Coating Methods.” Laser-Induced Damage in Optical Materials: 2014, July 2016, doi:10.1117/12.2067920.
Paschotta, Rüdiger. Encyclopedia of Laser Physics and Technology, RP Photonics, October 2017, www.rp-photonics.com/encyclopedia.html

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