레이저 결정 제작 및 코팅의 과제

레이저 결정은 고체 레이저의 "엔진"으로 간주될 수 있습니다. 이득 매체, 주파수 변환, 레이저 특성 및 성능 관리에 사용됩니다. 자동차 엔진과 마찬가지로 레이저 크리스탈이 깨끗하고 제대로 작동하면 더 큰 시스템이 더 높은 수준에서 작동할 수 있습니다. 레이저 시스템의 경우 높은 수준에서 작동한다는 것은 안정적인 빔을 생성하고 높은 광 출력에 도달한다는 것을 의미합니다. 다른 고체 이득 매체에 비해 레이저 결정의 몇 가지 장점은 일반적으로 흡수가 적고 방출 대역폭이 더 좁으며 전이 단면이 더 높고 열 전도성이 더 높다는 것입니다. 레이저 결정은 레이저 재료 가공, 레이저 수술, 감지, 거리 측정과 같은 방어 응용 분야 등을 포함한 다양한 응용 분야를 구현하는 데 중요합니다.

레이저 결정은 민감한 광학 부품이고 종종 고출력 레이저와 함께 사용되기 때문에 결함이 발생하지 않고 올바른 코팅을 증착하는 것이 필수적입니다. 복잡한 기하학적 구조와 높은 레이저 손상 임계값(LDT) 요구 사항으로 인해 레이저 결정체 제작이 어려워지지만, 몇 가지 주요 고려 사항을 염두에 두는 것은 결정체와 코팅이 의도한 대로 작동하도록 하는 데 도움이 됩니다.

레이저 결정은 일반적으로 전이 금속이나 희토류 이온이 도핑된 광학 결정입니다. 다양한 크리스탈 유형과 모양이 있으며 각 크리스탈에는 고려해야 할 고유한 속성 세트가 있습니다. 일반적인 결정 모양에는 열 렌즈 및 응력으로 인한 복굴절을 줄이는 데 사용되는 막대, 입방체 및 지그재그 슬래브가 포함됩니다.

가공되지 않은 보울 또는 합성으로 성장한 결정체 주괴는 응용 분야에 필요한 엄격한 허용 오차 사양에 맞게 절단, 분쇄 및 광택 처리됩니다. 레이저 캐비티 내부의 크리스탈 정렬이 올바른 기능을 수행하는 데 중요하므로 크리스탈의 서로 다른 면의 평행성과 직각도를 엄격하게 제어해야 합니다. 이전에 연마된 표면을 보호하는 동시에 다른 표면을 연마하는 것은 표면 품질을 유지하는 데 중요합니다. 연마 작업은 표면 아래 손상을 최소화하기 위해 주의 깊게 모니터링됩니다. 이는 고출력 레이저 광이 결함으로 인해 산란되거나 흡수될 경우 광 손실은 물론 완전한 고장으로 이어질 수도 있습니다.

공정 중 계측을 통해 표면 형상, 평행도, 직각도, 치수 사양 및 표면 품질에 대한 요구 사항이 충족되었는지 확인합니다. 코팅을 증착하기 전에 모든 연마된 표면을 주의 깊게 청소하는 것도 슬러리나 차단 물질과 같은 오염 물질의 유입을 방지하는 데 중요합니다. 초음파 세척은 코팅 전에 남은 연마제를 제거합니다. 이는 연마된 표면보다 손으로 청소하기가 더 어렵기 때문에 연마된 표면을 청소하는 데 특히 유용합니다. 마지막으로 고배율 현미경을 사용한 수동 검사를 통해 청결도와 품질을 확인하고 추가 수동 세척 단계가 필요한지 결정합니다.

대부분의 레이저 크리스탈에는 연마 및 코팅이 필요한 두 개의 표면이 있지만 크리스탈 형상에 따라 최대 6개의 서로 다른 연마 및 코팅 표면이 필요할 수 있습니다. 여러 표면을 코팅하면 코팅 공정이 더욱 복잡해집니다. 코팅이 적용되는 특정 순서는 나머지 결정면의 표면 품질을 보존하고 이미 적용된 코팅을 손상시키지 않도록 고려해야 합니다. 코팅 중에 사용되는 툴링 및 차단 기술은 이미 코팅된 표면을 보호하고 다른 표면에 원치 않는 과다 스프레이를 방지하는 데에도 중요합니다. 툴링은 코팅 중에 손상되지 않고 다양한 재료를 확장할 수 있도록 설계되었습니다. 어떤 경우에는 연마 단계와 코팅 단계가 번갈아 수행됩니다. 이는 서로 인접한 표면이 모두 가장자리까지 코팅된 경우 흔히 발생합니다.

투과 및 반사 특성을 향상시키기 위해 박막 코팅이 증착됩니다. 사용되는 특정 코팅은 최종 응용 분야의 파장, 전력 수준, 환경 요구 사항(온도, 습도, 진공, 방사선, 염수 분무 등), 레이저 설계 및 기타 요인에 따라 전적으로 달라집니다. 코팅은 고객의 사양에 따라 단일 대역 및 다중 대역 파장으로 적용됩니다. 챔버 형상과 증발 기술은 모든 부품 간의 완벽한 균일성을 유지하기 위해 충족되어야 하는 중요한 매개변수입니다. 다중 대역 코팅은 저손실, 비흡수성 필름을 얻기 위해 매우 개별적인 층 두께 제어를 통해 반복성을 위해 매우 신중하게 설계되었습니다. 때로는 전체 크리스탈 슬래브를 코팅하고 더 작은 조각으로 자른 다음 새로 생성된 표면을 덮기 위해 다시 코팅합니다.