レーザー誘起損傷しきい値の概要

レーザー誘起損傷しきい値（LIDT）は、推定された光学デバイスの損傷確率がゼロになるレーザー放射の最大量として定義されます。 LIDTは、通常の使用中に光学部品/デバイスへの損傷を回避するためのリファレンスを提供します。 実際に測定されたLIDTデータは、同じバッチの製品の参照としてのみ使用でき、この値を下回る光学デバイスの損傷がまったくないことは考えられません。 サンプルのテストポイントの数、サンプルの数、およびビーム径はすべて、テスト結果に影響を与える重要な要素です。 通常、パルス光源はJ / cm2を単位として使用し、連続光源はW / cm2またはW / cm（平均線形パワー密度とも呼ばれます）を単位として使用します。

高出力アプリケーションでの一般的な強度分布には、主にガウスおよびトップハットの光強度分布が含まれます。レーザービーム強度は、単位面積あたりの光度を指します。 ビーム断面上のトップハット光の光強度分布は比較的均一ですが、ガウス光は、横方向の電界と放射照度の分布がガウス関数をほぼ満たすビームであり、その強度分布はガウス関数に似ています。 ガウスビームの最大エネルギー密度は、同じ光パワーのトップハットビームの約2倍です。

連続波レーザー光源について

CW LIDTについては、レーザーの波長、ビーム径、強度分布（ガウス分布またはトップハット）を知る必要があります。 CW LIDTには、主に2つの計算があります。1つは単位面積あたりの光パワー（W / cm2）で、もう1つは平均線形パワー密度（W / cm）です。

スポット径2mmの60mW、532 nm Nd：YAGレーザーを想定すると、平均出力密度は次のようになります。



図1から、ガウスビームの最大パワー密度は均一ビームの平均パワー密度の約2倍であるため、最大平均パワー密度は約3.82 W / cm2であることがわかります。

同じ条件下での平均線形電力密度は次のとおりです。

図1から、ガウスビームの最大パワー密度は均一ビームの平均パワー密度の約2倍であるため、最大線形パワー密度は約0.6 W / cmであることがわかります。

パルスレーザー光源について

パルスレーザー光源LIDTについては、レーザーの波長、ビーム径、繰り返し周波数、パルス幅、強度分布（ガウス分布またはトップハット）を知る必要があります。パルスレーザー光源のLIDTは一般的にJ / cm2です。

波長1064nm、単一パルスエネルギー1 J、繰り返し周波数50 Hz、スポット径2 cmの高出力ソリッドステートパルスレーザーを想定すると、単一パルスの平均エネルギー密度は次のようになります。



図1から、ガウスビームの最大パワー密度は均一ビームの平均パワー密度の約2倍であるため、最大シングルパルスエネルギー密度は0.64J / cm2であることがわかります。

場合によっては、電力とエネルギーの単位（1W = 1J / s）の間で変換する必要があります。高出力の固体パルスレーザーの波長が1064 nm、平均出力が50W、繰り返し周波数が50 Hz、スポット径2cm。その単一パルスエネルギーは次のとおりです。

光学部品の損傷の一般的な原因

光学部品の種類は膨大で複雑です。LIDTの分析では、光学部品をコーティングタイプ、基板タイプ、接着タイプの3つのカテゴリに大まかに分類できます。光学部品へのレーザー損傷は、一般に、コーティング、光学部品基板、および光学部品を接着するための接着剤への損傷です。

接合レンズのCWLIDTは比較的低く、たとえば、LBTEKが提供する400 nm〜700nmの無彩色ダブレットレンズのCWLIDTは1.02kW / cm（波長532 nm、スポット径1.0 mm）ですが、平凸、両凸UV溶融シリカレンズのCW LIDTは、最大2.33 kW / cm（波長532 nm、スポット径1.0 mm）に達する可能性があります。

高出力アプリケーションのシナリオでは、光学部品の損傷の原因はさまざまです。レーザー損傷を受けた光学部品の典型的なタイプには、熱損傷、絶縁破壊、光学部品の表面欠陥、および局所的なライトフィールド増強損傷が含まれます。一般的な実験過程では、光学素子自体のLIDTが入射光エネルギーに耐えられないことに加えて、光学素子の表面の清浄度の欠如（ほこりや他の物質の付着）も損傷の重要な原因です。光学素子。