尽量减少不必要的杂散光!

为了防止激光系统中不必要的光传输，光束收集器通常被放置在每个电介质反射镜后面。虽然具有高反射性，但总有少量的光通过电介质反射镜镀膜泄漏出来。这种多余的传输可以直接通过镜面基底或在镜面内产生鬼影反射，导致激光系统的性能降低，甚至造成激光安全问题。

爱特蒙特光学（Edmund Optics） 的新型施瓦茨( Schwarz )反射镜可以显著减少组件后面的光束收集需求。这些反射镜是采用不透明、工程化的熔融石英基底的新型光学元件，在保持反射镜 > 98% 的反射特性的同时，将光通过反射镜的传播降低了几个数量级。基底本身看起来是黑色的 ( schwarz 一词在德语中表示黑色), 同时保持了熔融石英的有益特性。使用施瓦兹( Schwarz )反射镜可以最大限度地减少光学系统的尺寸，并通过消除杂散激光来提高安全性。

传统反射镜有什么问题？

虽然大部分入射激光被设计用于这些波长的电介质镜面镀膜所反射，但总有一些光会通过镀膜进入基底。熔融石英和普通反射镜基底可能会让这种光从反射镜的背面转移出去或者产生鬼影反射，将杂散的光引入系统。镜面反射带以外的波长也可能通过镜面进一步造成系统噪声，降低系统性能。

是什么让施瓦兹( Schwarz )镜子的基材变得特别？

施瓦兹( Schwarz )反射镜是由一种工程化的熔融石英构成的，它保持了熔融石英的高激光诱发损伤阈值（LIDT）和低热膨胀特性，同时也阻止了不必要的光线传输（图1）。它们的典型热膨胀系数为 0.55x10^-6/K、不透明、基本具备中性密度滤光片的功能。

图 1: 施瓦兹( Schwarz )反射镜的工程熔融石英基片（左）保持了传统熔融石英的高LIDT和低热膨胀系数（右），同时还吸收了不必要的光线，否则这些光线会通过反射镜基片传播并离开后表面。

施瓦兹( Schwarz )反射镜：阻止不需要的传输

图2 展示了施瓦兹( Schwarz )反射镜工程化熔融石英基底的卓越光阻。这就不需要将光束收集器放在反射镜后面，从而降低了系统的总成本、重量和尺寸。

图 2: 激光从采用熔融石英基底的传统电介质反射镜后表面漏出（顶部），而具有相同厚度、直径和镀膜的施瓦兹( Schwarz )反射镜可以防止这些不需要的光通过反射镜（底部）。

施瓦兹( Schwarz )反射镜的性能测试

为了评估施瓦兹( Schwarz )反射镜的性能，我们切割了一个直径25mm、厚度为 5mm 的黑色工程熔融石英毛胚，并对一个面进行了抛光。使用一个输出功率为500 mW的532 nm二极管泵浦固体（DPSS）连续波激光器和一个能够以10 nW的分辨率测量低至500 nW的硅基光电二极管，对通过该材料的透过率进行了测量。没有检测到信号，意味着传输了7。

随后这个坯件被减薄和抛光到4mm、3mm、最后到 2mm，都没有任何可记录的传输，由此我们进一步了解到该材料衰减可见光的能力。使用一个能够记录 OD 值高达 9 的锁定放大器，2mm 厚的样品在可见范围内仍然没有传输。

接下来，同样的激光器和光电二极管被用来对施瓦兹( Schwarz )反射镜和带有熔融石英基底的传统电介质反射镜进行比较。两种反射镜的直径均为 25mm，厚度均为 5mm，均有专为 532nm 设计的高反射介质镀膜。 如图 2所示，激光被衰减到137mW，并以45°角照射到反射镜上。光电二极管记录了反射镜前后的测量值，以确定反射和传输。图3 和图 4 结合了两个不同的施瓦兹( Schwarz )反射镜样品和两个传统的熔融石英反射镜样品的数据，所有这些样品分别被测量了五次。

图 3: 与传统的电介质反射镜相比，施瓦兹( Schwarz )反射镜的反射率变化很小。

图 4: 施瓦兹( Schwarz )反射镜的光密度明显高于传统反射镜。

在 5 分钟的时间范围内，在距离每个光学元件 12.7mm（近）和 304.8mm（远）处测量反射强度。平均而言，这些施瓦兹( Schwarz )反射镜在延伸距离上反射了118.2 mW的入射光，达到了传统熔融石英反射镜（119.6 mW）反射性能的 98.7%。在大多数系统中，施瓦兹( Schwarz )反射镜可以取代传统熔融石英反射镜，而在反射性能上也没有明显的变化。

透过率是在光学元件后面 304.8mm 处测量的，与入射光束同轴。传统的熔融石英样品透过了>84 µW的光，而施瓦兹( Schwarz )反射镜在这种光源下没有可测量的传输，再次透射低于光电二极管的阈值（500 nW）。