激光二極管作為現(xiàn)代光電系統(tǒng)的核心光源，其輸出效率與輸出光束質(zhì)量直接決定系統(tǒng)性能。防反射透鏡技術(shù)在激光二極管的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過(guò)光學(xué)設(shè)計(jì)顯著提升激光器的輸出效率和輸出光束質(zhì)量。

激光二極管的光學(xué)特性與界面損失

激光二極管基于半導(dǎo)體材料的受激輻射原理工作，有源區(qū)產(chǎn)生的激光在出射過(guò)程中需要穿過(guò)多個(gè)光學(xué)界面。導(dǎo)致每個(gè)界面會(huì)產(chǎn)生部分反射損失。這種反射不僅會(huì)降低輸出效率，還會(huì)在諧振腔內(nèi)產(chǎn)生不必要的反饋，影響激光器的穩(wěn)定性和光譜特性。

防反射透鏡的設(shè)計(jì)原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1. 光學(xué)干涉原理
   防反射透鏡基于四分之一波長(zhǎng)的光學(xué)厚度設(shè)計(jì)，通過(guò)控制膜層厚度使入射光與反射光產(chǎn)生相消干涉（最優(yōu)折射率滿(mǎn)足n = √(n?n?)，n?，n?分別為兩種介質(zhì)的折射率）。
2. 寬帶設(shè)計(jì)技術(shù)
   單層防反射膜僅在特定波長(zhǎng)具有最佳效果。現(xiàn)代激光二極管防反射采用多層膜系設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化膜層厚度和材料組合，在較寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)保持低反射率。

防反射透鏡的關(guān)鍵性能參數(shù)

光學(xué)性能??

中心波長(zhǎng)反射率：通常＜0.1%

工作帶寬：±10nm范圍內(nèi)反射率＜0.5%

角度特性：0-15°入射角內(nèi)性能穩(wěn)定

可靠性指標(biāo)??

損傷閾值：＞5MW/cm2（脈沖）

環(huán)境適應(yīng)性：通過(guò)85℃/85%RH 1000小時(shí)測(cè)試

附著力：通過(guò)膠帶法測(cè)試5B等級(jí)

典型應(yīng)用與性能提升

1. 光纖耦合激光器
   在光纖耦合設(shè)計(jì)中，通過(guò)優(yōu)化透鏡曲率和膜系設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光束整形和反射抑制。
2. 高功率激光陣列
   對(duì)于千瓦級(jí)激光二極管陣列，防反射技術(shù)將每個(gè)發(fā)射單元的反射損耗從30%降至0.5%，顯著降低熱負(fù)載。配合微通道冷卻技術(shù)，使陣列的光功率密度提升3倍以上。
3. 可調(diào)諧激光器
   在外部腔可調(diào)諧激光器中，防反射處理減少了端面反射對(duì)波長(zhǎng)選擇的影響，使調(diào)諧范圍擴(kuò)展至50nm以上，邊模抑制比提升至45dB。
   防反射透鏡技術(shù)是提升激光二極管性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著新材料和新工藝的不斷突破，防反射技術(shù)將繼續(xù)推動(dòng)激光二極管向更高性能、更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。

審核編輯 黃宇