হাই-পাওয়ার লেজার সিস্টেম লেন্সের জন্য অপটিক্যাল লেপ বিশ্লেষণ
উচ্চ-ক্ষমতা লেজার সিস্টেমে (যেমন লেজার নিউক্লিয়ার ফিউশন ডিভাইস, শিল্প লেজার প্রসেসিং মেশিন এবং বৈজ্ঞানিক অতি-তীব্র অতি-দ্রুত লেজার)অপটিক্যাল লেন্স শুধুমাত্র আলোর পথের জন্য গাইড হিসাবে কাজ করে না কিন্তু শক্তি সংক্রমণের জন্য সমালোচনামূলক নোড হিসাবেও কাজ করে. লেপহীন লেন্সের পৃষ্ঠগুলি শক্তির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ প্রতিফলিত করতে পারে এবং লেজার শক্তি শোষণ করতে পারে, যার ফলে তাপীয় লেন্সের প্রভাব এবং এমনকি স্থায়ী ক্ষতির কারণ হয়। অতএব,উচ্চ পারফরম্যান্স অপটিকাল লেপগুলি স্থিতিশীল জন্য মূল গ্যারান্টি, উচ্চ-ক্ষমতা লেজার সিস্টেমের দক্ষ এবং নিরাপদ অপারেশন।
I. অপটিক্যাল লেন্স সাবস্ট্র্যাটঃ মূল পারফরম্যান্স প্যারামিটারগুলির পরিমাণগত নির্বাচন
লেপ কর্মক্ষমতা স্তর বৈশিষ্ট্য থেকে inseparable হয়। স্তর শুধুমাত্র লেপ জন্য শুরু পয়েন্ট নির্ধারণ করে না কিন্তু তার তাপগতিবিদ্যা, অপটিক্যাল,এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এছাড়াও পুরো উপাদান উচ্চ ক্ষমতা লোড প্রতিরোধ করতে পারেন কিনা ভিত্তি হয়একটি স্তর নির্বাচন নিম্নলিখিত মৌলিক পরামিতি পরিমাণগত বিবেচনা প্রয়োজনঃ
অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যঃপ্রতিচ্ছবি সূচক এবং শোষণ সহগটি লেপ স্ট্যাক ডিজাইন এবং তাপীয় বোঝা মূল্যায়নের জন্য প্রারম্ভিক পয়েন্ট।10−3 সেমি−1) উচ্চ শক্তিতে উল্লেখযোগ্য তাপীয় প্রভাব তৈরি করতে পারে.
থার্মোডাইনামিক বৈশিষ্ট্যঃতাপ পরিবাহিতা তাপ অপসারণের হার নির্ধারণ করে এবং তাপ প্রসারণের সহগ (সিটিই) তাপ চাপের মাত্রাকে প্রভাবিত করে।স্তর এবং লেপ স্তর CTE মধ্যে অসঙ্গতি ব্যর্থতার একটি প্রধান কারণ.
যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যঃকঠোরতা এবং ইলাস্টিক মডুলাস প্রক্রিয়াজাতকরণের অসুবিধা এবং পরিবেশগত স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে।
কোয়ার্টজ গ্লাস
সাধারণ উচ্চ-ক্ষমতা লেজার সাবস্ট্র্যাট উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছেঃ
ZMSH ফিউজড কোয়ার্টজ ওয়েফার
বোরোসিলিকেট গ্লাস (যেমন, BK7):কম খরচ, প্রায়ই মাঝারি থেকে কম শক্তির দৃশ্যকল্প ব্যবহার করা হয়, কিন্তু খারাপ তাপ পরিবাহিতা এবং উচ্চতর CTE।
ZMSH উচ্চ বোরোসিলিক্যাট গ্লাস ওয়েফার
স্ফটিক পদার্থ:যেমন সিলিকন (Si), জারম্যানিয়াম (Ge) (মধ্য থেকে দূর IR এর জন্য), সাফির (অত্যন্ত উচ্চ কঠোরতা চরম পরিবেশের জন্য), CaF2 / MgF2 (গভীর UV এর জন্য) । এগুলি সাধারণত ব্যয়বহুল এবং প্রক্রিয়াজাত করা কঠিন।
মূলধারার উচ্চ-শক্তির লেজার সাবস্ট্র্যাটের মূল পরামিতিগুলির তুলনা (@ 1064nm) :
| উপাদান | প্রতিচ্ছবি সূচক @1064nm | সিটিই (×১০-৭/কে) | তাপ পরিবাহিতা (W/m·K) | শোষণ সহগ (cm−1) | সাধারণ প্রয়োগ এবং নোট |
| ফিউজড সিলিকা | ~ ১ জন।45 | 5.5 | 1.38 | < ৫ × ১০-৪ | গোল্ড স্ট্যান্ডার্ড, ইউভি থেকে এনআইআর পর্যন্ত বেশিরভাগ উচ্চ-শক্তি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, চমৎকার তাপ স্থিতিশীলতা। |
| BK7 | ~ ১ জন।51 | 71 | 1.1 | ~১ × ১০−৩ | মাঝারি-নিম্ন শক্তির জন্য, দুর্বল তাপীয় কর্মক্ষমতা, উল্লেখযোগ্য তাপীয় লেন্স। |
| সিন্থেটিক সিলিকা | ~ ১ জন।45 | 5.5 | 1.38 | < ২ × ১০-৪ | অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা, খুব কম ধাতব অমেধ্য (<1 পিপিএম), নিয়মিত ফিউজড সিলিকাসের চেয়ে 20-30% বেশি এলআইডিটি। |
| সিলিকন (Si) | - তিনটা।55 | 26 | 149 | N/A | প্রধানত 3-5 মাইক্রন মিড-আইআর ব্যান্ডের জন্য। উচ্চ তাপ পরিবাহিতা মূল সুবিধা। |
| সাফাইর (Al2O3) | ~ ১ জন।76 | 58 | 27.5 | খুব কম | অত্যন্ত উচ্চ কঠোরতা এবং ভাল তাপ পরিবাহিতা, কঠোর পরিবেশে, ইউভি, দৃশ্যমান আলো। |
তথ্য ব্যাখ্যাঃ
তাপীয় লেন্স গণনাঃ১০০ ওয়াটের একটানা তরঙ্গ লেজারের জন্য, the thermal distortion generated in a BK7 substrate with an absorption coefficient of 1×10⁻³ cm⁻¹ can be several times greater than in a fused silica substrate with an absorption coefficient of 5×10⁻⁴ cm⁻¹.
তাপীয় চাপ বিশ্লেষণঃCTE এর পার্থক্য সরাসরি লেপ-উপনিবেশ ইন্টারফেসে তাপীয় চাপকে প্রভাবিত করে। উচ্চ-শক্তি তাপচক্রের অধীনে লেপ ক্র্যাকিং বা ডিলেমিনেশনের প্রধান কারণ CTE অসঙ্গতি।
লেজার ক্ষতিগ্রস্ত থ্রেশহোল্ড
II. লেপ প্রয়োজনীয়তার পরিমাণগত সূচক
1লেজার-প্ররোচিত ক্ষতির সীমা (LIDT):
পরিমাপ মানঃআইএসও ২১২৫৪ মান অনুসরণ করে।
পারফরম্যান্স লেভেল:
প্রচলিত ই-রশ্মি বাষ্পীভবন লেপঃ ~ ৫-১৫ জে/সেমি২ (ন্যানোসেকেন্ডের ধাক্কা, ১০৬৪ এনএম)
আইওন-সহায়িত অবসান (আইএডি) লেপঃ ~15-25 J/cm2
আইওন বিম স্পট্রিং (আইবিএস) লেপঃ > ৩০ জে/সিএম২, শীর্ষ স্তরের প্রসেস ৫০ জে/সিএম২ অতিক্রম করতে পারে।
২. শোষণ ও ছড়িয়ে পড়া ক্ষতিঃ
শোষণঃলেজার ক্যালোরিমিট্রি ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। উচ্চ-শেষ আইবিএস লেপগুলির জন্য বাল্ক শোষণ ক্ষতি < 5 পিপিএম (0.0005%) এবং পৃষ্ঠ শোষণ ক্ষতি < 1 পিপিএম প্রয়োজন।
ছড়িয়ে পড়া:ইন্টিগ্রেটেড স্কেটারমেট্রি ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়। মোট ইন্টিগ্রেটেড স্কেটার (টিআইএস) < 50 পিপিএম হওয়া উচিত।
3বর্ণালী কর্মক্ষমতা সঠিকতাঃ
উচ্চ প্রতিফলন (এইচআর) লেপঃকেন্দ্রীয় তরঙ্গদৈর্ঘ্যে প্রতিফলনশীলতা R > 99.95%, শীর্ষ স্তরের জন্য R > 99.99% প্রয়োজন। ব্যান্ডউইথ Δλ ডিজাইন মান পূরণ করতে হবে (উদাহরণস্বরূপ, Nd: YAG লেজারের 1064nm এর জন্য ± 15nm) ।
অ্যান্টি-রিফ্লেক্স (এআর) লেপঃঅবশিষ্ট প্রতিফলনশীলতা R < 0.1% (একক পৃষ্ঠ), শীর্ষ স্তরের জন্য R < 0.05% ("সুপার অ্যান্টি-প্রতিফলন লেপ") প্রয়োজন। অতি দ্রুত লেজার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত ব্রডব্যান্ড এআর লেপের জন্য, R < 0.শত শত ন্যানোমিটার ব্যান্ডউইথের উপর ৫% প্রয়োজন.
ইলেকট্রন রশ্মি বাষ্পীকরণ লেপ
III. লেপ প্রক্রিয়া এবং মূল পরামিতি তুলনা
লেপ প্রক্রিয়া পরামিতি তুলনাঃ
| প্যারামিটার | ইলেকট্রন রশ্মি বাষ্পীভবন (ই-রশ্মি) | আইওন-অ্যাসিস্টেড ডিপজিশন (আইএডি) | আইওন বিম স্পট্রিং (আইবিএস) |
| ডিপোজিট রেট | দ্রুত (০.৫-৫ এনএম/সেকেন্ড) | মাঝারি (0.2 - 2 nm/s) | ধীর (0.01 - 0.1 nm/s) |
| সাবস্ট্র্যাট তাপমাত্রা | উচ্চ (২০০-৩৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস) | মাঝারি (100 - 300 °C) | কম (< 100 °C) |
| লেপ ঘনত্ব | তুলনামূলকভাবে কম (পোরাস, ~ 80-95% বাল্ক ঘনত্ব) | উচ্চ (>95% বাল্ক ঘনত্ব) | খুব বেশি (প্রায় ১০০% বাল্ক ঘনত্ব) |
| পৃষ্ঠের রুক্ষতা | উচ্চতর (~ 1-2 এনএম আরএমএস) | কম (~0.5-1 এনএম আরএমএস) | খুব কম (< 0.3 nm RMS) |
| চাপ নিয়ন্ত্রণ | সাধারণত টান চাপ | নিয়ন্ত্রনযোগ্য (সংক্ষেপণ বা টান চাপ) | সাধারণত নিয়ন্ত্রণযোগ্য চাপ চাপ |
| সাধারণ LIDT | নিম্ন থেকে মাঝারি | মাঝারি থেকে উচ্চ | খুব বেশি |
ডেটা-চালিত প্রক্রিয়া নির্বাচনঃ
আইবিএস নির্বাচন করুনঃযখন সিস্টেমের চাহিদা LIDT > 25 J/cm2 এবং শোষণ < 10 ppm, IBS একমাত্র পছন্দ।
IAD নির্বাচন করুনঃ যখন বাজেট সীমাবদ্ধ থাকে কিন্তু 15-20 J/cm2 পরিসরে LIDT প্রয়োজন হয়, IAD সবচেয়ে খরচ কার্যকর সমাধান।
ই-রশ্মি নির্বাচন করুনঃমূলত কম ক্ষতির প্রান্তিক প্রয়োজনীয়তা বা প্রাথমিক প্রোটোটাইপিংয়ের সাথে শক্তি লেজারের জন্য ব্যবহৃত হয়।