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光学组件

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结晶超声切割光学损耗

05 Jun 2021 IsabelleDumé.
Georg Winkler.
共同作者Georg Winkler在一个设置上工作,用于在真空下表征高性能镜子。 (©2019 Barbara Mair,UniversitätWien)

低损耗,高度反射的“超声” - 即散射和吸收很少的光子的那些 - 是许多研究领域的关键技术,用于制造用于各种光学和光子应用的光学谐振器。然而,到目前为止,这一直挑战,使这种镜子用于技术上重要的中红外线(中红外)的光波长范围在3-8微米之间。

研究人员在 奥地利维也纳大学;它的分拆 Thorlabs Crystalline Solutions;和 美国国家标准与技术研究院(NIST) 使用了一种新的光学涂层技术来从单晶镓砷/铝镓砷化镓构造这种镜子。镜子的历史低过量光损失低于10百份,可能在癌症检测,环境传感器和高分辨率光谱等应用中找到使用。

百万分之一的光子中少于10个

Supermirror由 Georg Winkler., Lukas Perner. 和同事非常顺利,含有低水平的污染物。它从其表面吸收并散射超过10百万的光子。相比之下,研究人员注意到普通的浴室镜子损失了10次4 更加光子的时间,甚至在顶级研究中使用的高质量镜子丢失10到100倍。

研究人员使用新的外延层转移过程制成晶体涂层,而不是直接将镜子组件直接沉积在光学基板上。在实验中,它们沉积了高折射率砷化镓(GaAs)和低折射率三元铝镓砷(Al)的交替多层𝑥GA. 1-x作为)合金。然后它们将这些单晶多层转移到弯曲的硅光学基板上以使镜子制成镜子。该结晶涂层由Thorlabs结晶溶液开发。

一个新的损失机制

为了确定其镜子的光学损耗,Winkler,Perner和同事指向它们的弱激光束并测量它们吸收多少光。在低水平的光吸收下,它们使用了光学测量的电池,包括腔倒塌和透射光谱,以及直接吸收测试。

在这些测量期间,他们还观察到迄今为止的损失机制:吸收损失的非常明显和意外的变化,这取决于入射激光的极化。根据 Hartwin Peelaers.是,堪萨斯大学的炼金物理学家,美国也在镜子上工作,这种效果可能来自晶体的各向异性弹性时。

研究人员,谁报告他们的工作 光学说,他们现在正在开发展示镜子光学带宽的方法,并进一步提高它们的反射率,以便它们可以用于不同的应用中。一个有希望的区域是高分辨率分子光谱,其用于检测气体混合物中的微小物质 - 包括早期癌症患者呼出的呼吸中的极小浓度的生物标志物分子。其他可能性包括精确地检测温室气体的泄漏,例如大规模天然气生产厂的甲烷,并测量基本物理研究中的浅品相互作用。

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