一种倾斜入射高反射薄膜激光电场分布设计方法

摘要

本发明属于薄膜电场分布的设计技术领域，具体涉及一种倾斜入射高反射薄膜激光电场分布设计方法。本发明提供一种高反膜激光电场分布的设计方法，其预先设定薄膜材料的消光系数，通过数值优化高反膜膜系结构的吸收率，将吸收率控制到最小，即可实现对激光电场的分布，最终可以避免在薄膜界面出现强电场分布。通过实施上述方案，可以实现倾斜入射时高反射薄膜激光电场分布设计，它通过调整激光的电场分布，避免在薄膜界面出现强电场，可将吸收率控制到最小，有助于提高激光的抗损伤阈值和降低吸收损耗。

主权项

一种倾斜入射高反射薄膜激光电场分布设计方法，其特征在于，高反射薄膜的基本膜系结构为基底/(αHβL)^mαH 2βL/空气，主要包括基底、高折射率膜层H层，低折射率膜层L层，两层的物理厚度d_H和d_L，膜层堆数基本的光学厚度为λ₀/4，α和β分别为高折射率与低折射率薄膜的厚度修正系数，m为基本膜堆(H L)的重复次数，m的取值决定于对激光反射率的要求；所述分布设计方法包括如下步骤：步骤S1：首先设定高折射率和低折射率薄膜材料的复折射率分别为N_H＝n_H‑ik_H和N_L＝n_L‑ik_L；n_H和k_H分别为高折射率材料的折射率与消光系数，n_L和k_L分别为低折射率材料的折射率与消光系数；步骤S2：计算得到H层和L层薄膜的光学厚度分别为αλ₀/4和βλ₀/4，α和β取决于激光工作的入射角θ₀；高折射率和低折射率薄膜内的折射角θ_H和θ_L满足n₀sinθ₀＝n_Hsinθ_H＝n_Lsinθ_L；高折射率和低折射率薄膜的光学厚度系数为：高折射率膜层：α＝n_H/cosθ_H和低折射率膜层：β＝n_L/cosθ_L；步骤S3：根据反射率要求设定膜层基本膜堆的重复次数m值；步骤S4：将膜系结构修正为：基底/(αHβL)^(m‑2)αHβ₁Lα₁Hβ₂Lα₂H 2βL/空气；步骤S5：在膜系设计软件中输入设定参数：吸收率要求值A₀；设计角度:AOI；参考波长：λ_cw；H层折射率:n_H；L层折射率：n_L；H层消光系数:k_H；L层消光系数：k_L；输入步骤S4中的基本膜系结构；步骤S6：计算优化前吸收率A_cw；步骤S7：除最外面保护层外，对接下来的外面四层的光学厚度进行优化，计算优化后的吸收率A_cw’；步骤S8：若优化后的吸收率A_cw’>A₀，不满足要求值；则需修改最外层保护膜除外的外面四层的物理厚度，重复步骤S7，直至吸收率A_cw’小于要求值A₀；步骤S9：优化完成后，激光电场就会自动调整，电场强度峰值避开界面，高折射率层内的电场相对最小。