Improvement of the LIDT of high-reflection mirrors

Quantisierte Nanolaminate (QNLs) definieren sich durch die Abfolge von Materialien mit alternierend hohem und niedrigem Brechungsindex im Nanometerbereich (Quanten-Well-Schicht und Barriere-Schicht). Durch die periodische Schichtstruktur im nm-Schichtstapel kommen Quanteneffekte zum Tragen, die das Material zu einem Metamaterial mit neuen Materialeigenschaften werden lässt, die so in der Natur nicht vorkommen. Es wurde gezeigt, dass man mit QNLs in der Lage ist, die natürliche Abhängigkeit zwischen Brechungsindex und optischer Bandlücke im Abscheidungsprozess zu entkoppeln, sodass beide Eigenschaften unabhängig voneinander in Abhängigkeit von der Wahl der dünnen Schichtdicken eingestellt werden können. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass QNLs die laserinduzierte Zerstörschwelle (LIDT) verbessern, während die optische Bandlücke angehoben werden konnte. In dieser Studie wurde als Beschichtungsverfahren das Ionenstrahlsputterverfahren (eng.: Ion Beam Sputtering, IBS) verwendet und QNLs in einen Hochreflexionsspiegel (HR) mit einem Ta₂O₅/SiO₂ Schichtsystem für die Wellenlänge 532nm und einem Einfallswinkel von 45° integriert, indem die ersten beiden kritischen hochbrechenden Schichten, durch die das E-Feld propagiert durch QNLs ausgetauscht wurden. Die Dicke der Quanten-Well-Schichten in den QNLs wurde zwischen 0,5 nm, 1 nm, 2 nm, 4 nm und 8 nm variiert und die LIDT mittels S-on-1-Test ermittelt. Um den Einfluss der QNL-Dimensionen auf die Belastbarkeit der HR-Spiegel besser zu verstehen, wurde gleichermaßen die elektrische Feldstärke im gesamten Spiegel analysiert.