รายละเอียดบล็อก

I. ซับสเตรตเลนส์แสง: การเลือกพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักเชิงปริมาณ

ประสิทธิภาพของการเคลือบผิวไม่สามารถแยกออกจากคุณสมบัติของซับสเตรตได้ ซับสเตรตไม่เพียงแต่กำหนดจุดเริ่มต้นสำหรับการเคลือบผิวเท่านั้น แต่คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ ทางแสง และทางกลของมันยังเป็นพื้นฐานว่าส่วนประกอบทั้งหมดสามารถทนต่อภาระกำลังสูงได้หรือไม่ การเลือกซับสเตรตต้องพิจารณาพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้เชิงปริมาณ:

• คุณสมบัติทางแสง:ดัชนีหักเหและสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการออกแบบชั้นเคลือบและประเมินภาระความร้อน การดูดกลืนเพียงเล็กน้อย (เช่น 10⁻³ ซม.⁻¹) สามารถสร้างผลกระทบทางความร้อนที่สำคัญที่กำลังสูงได้

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์:การนำความร้อนกำหนดอัตราการกระจายความร้อน และสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ส่งผลต่อขนาดของความเค้นความร้อน ความไม่เข้ากันระหว่าง CTE ของซับสเตรตและชั้นเคลือบเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลว

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)คุณสมบัติทางกล:ความแข็งและโมดูลัสยืดหยุ่นส่งผลต่อความยากในการแปรรูปและความทนทานต่อสภาพแวดล้อม

แก้วควอตซ์

เลือก E-beam:วัสดุซับสเตรตเลเซอร์กำลังสูงทั่วไป ได้แก่:

• ซิลิกาหลอมเหลว:เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ประสิทธิภาพยอดเยี่ยมตั้งแต่ UV ถึง NIR, CTE ต่ำมาก, เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี

แผ่นควอตซ์หลอมเหลว ZMSH

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)แก้วโบโรซิลิเกต (เช่น BK7):ต้นทุนต่ำกว่า มักใช้ในสถานการณ์กำลังปานกลางถึงต่ำ แต่มีการนำความร้อนต่ำกว่าและ CTE สูงกว่า

เลือก E-beam:

แผ่นแก้วโบโรซิลิเกตสูง ZMSH

• วัสดุผลึก:เช่น ซิลิคอน (Si), เจอร์เมเนียม (Ge) (สำหรับ IR กลางถึงไกล), แซฟไฟร์ (ความแข็งสูงมากสำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว), CaF₂/MgF₂ (สำหรับ UV ลึก) โดยทั่วไปมีราคาแพงและแปรรูปยาก

• สำหรับเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 100 วัตต์ ความผิดเพี้ยนจากความร้อนที่เกิดขึ้นในซับสเตรต BK7 ที่มีสัมประสิทธิ์การดูดกลืน 1×10⁻³ ซม.⁻¹ อาจมากกว่าซับสเตรตซิลิกาหลอมเหลวที่มีสัมประสิทธิ์การดูดกลืน 5×10⁻⁴ ซม.⁻¹ หลายเท่า

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)ความแตกต่างของ CTE ส่งผลโดยตรงต่อความเค้นความร้อนที่ส่วนต่อประสานระหว่างการเคลือบและซับสเตรต ความไม่เข้ากันของ CTE เป็นสาเหตุหลักของการแตกร้าวหรือการหลุดลอกของการเคลือบภายใต้การหมุนเวียนความร้อนกำลังสูงขีดจำกัดความเสียหายจากเลเซอร์

1. ขีดจำกัดความเสียหายจากเลเซอร์ (LIDT):

มาตรฐานการวัด:

• เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 21254ระดับประสิทธิภาพ:

• การเคลือบแบบระเหยด้วยอิเล็กตรอนแบบธรรมดา: ~5-15 J/cm² (พัลส์นาโนวินาที, 1064nm)

1. การเคลือบแบบช่วยไอออน (IAD): ~15-25 J/cm²

2. การเคลือบแบบสปัตเตอริงด้วยลำแสงไอออน (IBS): > 30 J/cm², กระบวนการระดับสูงสุดสามารถเกิน 50 J/cm²

3. ความท้าทาย:

• สำหรับเลเซอร์พัลส์เฟมโตวินาที กลไกความเสียหายจะแตกต่างกัน LIDT มักจะแสดงเป็นความหนาแน่นกำลัง ซึ่งต้องการระดับหลายร้อย GW/cm² ถึง TW/cm²2. การสูญเสียจากการดูดกลืนและการกระเจิง:

การดูดกลืน:

• วัดโดยใช้แคลอริเมทรีเลเซอร์ การเคลือบ IBS ระดับสูงต้องการการสูญเสียจากการดูดกลืนภายในเนื้อวัสดุ < 5 ppm (0.0005%), การสูญเสียจากการดูดกลืนพื้นผิว < 1 ppmการกระเจิง:วัดโดยใช้สแกตเทอโรมิเตอร์แบบรวม Total Integrated Scatter (TIS) ควรน้อยกว่า 50 ppm3. ความแม่นยำของประสิทธิภาพสเปกตรัม:

• การเคลือบสะท้อนสูง (HR):การสะท้อน R > 99.95% ที่ความยาวคลื่นกลาง ระดับสูงสุดต้องการ R > 99.99% แบนด์วิดท์ Δλ ต้องเป็นไปตามค่าที่ออกแบบไว้ (เช่น ±15nm สำหรับเลเซอร์ Nd:YAG ที่ 1064nm)การเคลือบกันสะท้อน (AR):

การสะท้อนที่เหลือ R < 0.1% (พื้นผิวเดียว), ระดับสูงสุดต้องการ R < 0.05% ("การเคลือบกันสะท้อนพิเศษ") สำหรับการเคลือบ AR แบบบรอดแบนด์ที่ใช้ในการใช้งานเลเซอร์อัลตราฟาสต์ ต้องการ R < 0.5% ในช่วงแบนด์วิดท์หลายร้อยนาโนเมตร

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)III. กระบวนการเคลือบผิวและการเปรียบเทียบพารามิเตอร์หลักการเปรียบเทียบพารามิเตอร์กระบวนการเคลือบผิว:

• สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)การระเหยด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (E-beam)การเคลือบแบบช่วยไอออน (IAD)การเคลือบแบบสปัตเตอริงด้วยลำแสงไอออน (IBS)อัตราการสะสม

เร็ว (0.5 - 5 นาโนเมตร/วินาที)

ปานกลาง (0.2 - 2 นาโนเมตร/วินาที)

ช้า (0.01 - 0.1 นาโนเมตร/วินาที)		อุณหภูมิซับสเตรต
เลือก E-beam:ปานกลาง (100 - 300 °C)เลือก E-beam:		ความหนาแน่นของการเคลือบ
เลือก E-beam:สูง (>95% ความหนาแน่นเนื้อวัสดุ)เลือก E-beam:		ความขรุขระของพื้นผิว	สูงกว่า (~1-2 นาโนเมตร RMS)
เลือก E-beam:ต่ำมาก (< 0.3 นาโนเมตร RMS)เลือก E-beam:	การควบคุมความเค้น		โดยทั่วไปเป็นความเค้นดึง
เลือก E-beam:โดยทั่วไปเป็นความเค้นอัดที่ควบคุมได้เลือก E-beam:	LIDT ทั่วไป		ต่ำถึงปานกลางปานกลางถึงสูง
เลือก E-beam:การเลือกกระบวนการตามข้อมูล:เลือก E-beam:		เมื่อข้อกำหนดของระบบต้องการ LIDT > 25 J/cm² และการดูดกลืน < 10 ppm, IBS เป็นทางเลือกเดียว	เลือก IAD:
เลือก E-beam:เลือก E-beam:		ส รายละเอียดบล็อก บ้าน บล็อก การวิเคราะห์การเคลือบแสงสําหรับเลนส์ระบบเลเซอร์พลังงานสูง การวิเคราะห์การเคลือบแสงสําหรับเลนส์ระบบเลเซอร์พลังงานสูง 2026-02-25 การวิเคราะห์การเคลือบผิวด้วยแสงสำหรับระบบเลเซอร์กำลังสูง       ในระบบเลเซอร์กำลังสูง (เช่น อุปกรณ์ฟิวชันนิวเคลียร์ด้วยเลเซอร์ เครื่องจักรแปรรูปด้วยเลเซอร์อุตสาหกรรม และเลเซอร์อัลตราอินเทนส์อัลตราฟาสต์ทางวิทยาศาสตร์) เลนส์แสงไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เป็นตัวนำทางเดินแสงเท่านั้น แต่ยังเป็นจุดเชื่อมต่อที่สำคัญสำหรับการส่งพลังงานอีกด้วย พื้นผิวเลนส์ที่ไม่มีการเคลือบสามารถสะท้อนพลังงานส่วนใหญ่และดูดซับพลังงานเลเซอร์ได้ ซึ่งนำไปสู่ความร้อน ทำให้เกิดผลกระทบเลนส์ความร้อนและแม้กระทั่งความเสียหายถาวร ดังนั้น การเคลือบผิวด้วยแสงประสิทธิภาพสูงจึงเป็นหลักประกันสำคัญสำหรับการทำงานที่เสถียร มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยของระบบเลเซอร์กำลังสูง         I. ซับสเตรตเลนส์แสง: การเลือกพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักเชิงปริมาณ   ประสิทธิภาพของการเคลือบผิวไม่สามารถแยกออกจากคุณสมบัติของซับสเตรตได้ ซับสเตรตไม่เพียงแต่กำหนดจุดเริ่มต้นสำหรับการเคลือบผิวเท่านั้น แต่คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ ทางแสง และทางกลของมันยังเป็นพื้นฐานว่าส่วนประกอบทั้งหมดสามารถทนต่อภาระกำลังสูงได้หรือไม่ การเลือกซับสเตรตต้องพิจารณาพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้เชิงปริมาณ:   คุณสมบัติทางแสง:ดัชนีหักเหและสัมประสิทธิ์การดูดกลืนเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการออกแบบชั้นเคลือบและประเมินภาระความร้อน การดูดกลืนเพียงเล็กน้อย (เช่น 10⁻³ ซม.⁻¹) สามารถสร้างผลกระทบทางความร้อนที่สำคัญที่กำลังสูงได้ สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์:การนำความร้อนกำหนดอัตราการกระจายความร้อน และสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ส่งผลต่อขนาดของความเค้นความร้อน ความไม่เข้ากันระหว่าง CTE ของซับสเตรตและชั้นเคลือบเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลว สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)คุณสมบัติทางกล:ความแข็งและโมดูลัสยืดหยุ่นส่งผลต่อความยากในการแปรรูปและความทนทานต่อสภาพแวดล้อม     แก้วควอตซ์       เลือก E-beam:วัสดุซับสเตรตเลเซอร์กำลังสูงทั่วไป ได้แก่: ซิลิกาหลอมเหลว:เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ประสิทธิภาพยอดเยี่ยมตั้งแต่ UV ถึง NIR, CTE ต่ำมาก, เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี     แผ่นควอตซ์หลอมเหลว ZMSH     สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)แก้วโบโรซิลิเกต (เช่น BK7):ต้นทุนต่ำกว่า มักใช้ในสถานการณ์กำลังปานกลางถึงต่ำ แต่มีการนำความร้อนต่ำกว่าและ CTE สูงกว่า เลือก E-beam:   แผ่นแก้วโบโรซิลิเกตสูง ZMSH     วัสดุผลึก:เช่น ซิลิคอน (Si), เจอร์เมเนียม (Ge) (สำหรับ IR กลางถึงไกล), แซฟไฟร์ (ความแข็งสูงมากสำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว), CaF₂/MgF₂ (สำหรับ UV ลึก) โดยทั่วไปมีราคาแพงและแปรรูปยาก         การเปรียบเทียบพารามิเตอร์หลักสำหรับซับสเตรตเลเซอร์กำลังสูงทั่วไป (@1064nm):   วัสดุ ดัชนีหักเห @1064nm CTE (×10⁻⁷/K) การนำความร้อน (W/m·K) สัมประสิทธิ์การดูดกลืน (ซม.⁻¹) การใช้งานทั่วไปและหมายเหตุ เลือก E-beam:ซิลิกาหลอมเหลวเลือก E-beam: ~1.45 5.5 1.38 < 5 × 10⁻⁴ มาตรฐานทองคำ สำหรับการใช้งานกำลังสูงส่วนใหญ่ตั้งแต่ UV ถึง NIR, เสถียรภาพทางความร้อนยอดเยี่ยม เลือก E-beam:BK7เลือก E-beam: ~1.51 71 1.1 ~1 × 10⁻³ สำหรับกำลังปานกลางถึงต่ำ ประสิทธิภาพความร้อนต่ำ, ผลกระทบเลนส์ความร้อนสูง เลือก E-beam:ซิลิกาสังเคราะห์เลือก E-beam: ~1.45 5.5 1.38 < 2 × 10⁻⁴ ความบริสุทธิ์สูงพิเศษ, สิ่งเจือปนโลหะต่ำมาก (<1 ppm), LIDT สูงกว่าซิลิกาหลอมเหลวปกติ 20-30% เลือก E-beam:เลือก E-beam: 26 149 N/A ส่วนใหญ่สำหรับย่าน IR กลาง 3-5 ไมโครเมตร การนำความร้อนสูงเป็นข้อได้เปรียบหลัก เลือก E-beam:เลือก E-beam: 58 27.5 ต่ำมาก ความแข็งสูงมากและการนำความร้อนที่ดี, สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง, UV, แสงที่มองเห็นได้ การตีความข้อมูล:     การคำนวณเลนส์ความร้อน: สำหรับเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 100 วัตต์ ความผิดเพี้ยนจากความร้อนที่เกิดขึ้นในซับสเตรต BK7 ที่มีสัมประสิทธิ์การดูดกลืน 1×10⁻³ ซม.⁻¹ อาจมากกว่าซับสเตรตซิลิกาหลอมเหลวที่มีสัมประสิทธิ์การดูดกลืน 5×10⁻⁴ ซม.⁻¹ หลายเท่า สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)ความแตกต่างของ CTE ส่งผลโดยตรงต่อความเค้นความร้อนที่ส่วนต่อประสานระหว่างการเคลือบและซับสเตรต ความไม่เข้ากันของ CTE เป็นสาเหตุหลักของการแตกร้าวหรือการหลุดลอกของการเคลือบภายใต้การหมุนเวียนความร้อนกำลังสูงขีดจำกัดความเสียหายจากเลเซอร์     II. ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณสำหรับข้อกำหนดการเคลือบผิว       1. ขีดจำกัดความเสียหายจากเลเซอร์ (LIDT):   มาตรฐานการวัด: เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 21254ระดับประสิทธิภาพ: การเคลือบแบบระเหยด้วยอิเล็กตรอนแบบธรรมดา: ~5-15 J/cm² (พัลส์นาโนวินาที, 1064nm) การเคลือบแบบช่วยไอออน (IAD): ~15-25 J/cm² การเคลือบแบบสปัตเตอริงด้วยลำแสงไอออน (IBS): > 30 J/cm², กระบวนการระดับสูงสุดสามารถเกิน 50 J/cm² ความท้าทาย: สำหรับเลเซอร์พัลส์เฟมโตวินาที กลไกความเสียหายจะแตกต่างกัน LIDT มักจะแสดงเป็นความหนาแน่นกำลัง ซึ่งต้องการระดับหลายร้อย GW/cm² ถึง TW/cm²2. การสูญเสียจากการดูดกลืนและการกระเจิง:   การดูดกลืน: วัดโดยใช้แคลอริเมทรีเลเซอร์ การเคลือบ IBS ระดับสูงต้องการการสูญเสียจากการดูดกลืนภายในเนื้อวัสดุ < 5 ppm (0.0005%), การสูญเสียจากการดูดกลืนพื้นผิว < 1 ppmการกระเจิง:วัดโดยใช้สแกตเทอโรมิเตอร์แบบรวม Total Integrated Scatter (TIS) ควรน้อยกว่า 50 ppm3. ความแม่นยำของประสิทธิภาพสเปกตรัม: การเคลือบสะท้อนสูง (HR):การสะท้อน R > 99.95% ที่ความยาวคลื่นกลาง ระดับสูงสุดต้องการ R > 99.99% แบนด์วิดท์ Δλ ต้องเป็นไปตามค่าที่ออกแบบไว้ (เช่น ±15nm สำหรับเลเซอร์ Nd:YAG ที่ 1064nm)การเคลือบกันสะท้อน (AR):   การสะท้อนที่เหลือ R < 0.1% (พื้นผิวเดียว), ระดับสูงสุดต้องการ R < 0.05% ("การเคลือบกันสะท้อนพิเศษ") สำหรับการเคลือบ AR แบบบรอดแบนด์ที่ใช้ในการใช้งานเลเซอร์อัลตราฟาสต์ ต้องการ R < 0.5% ในช่วงแบนด์วิดท์หลายร้อยนาโนเมตร สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)III. กระบวนการเคลือบผิวและการเปรียบเทียบพารามิเตอร์หลักการเปรียบเทียบพารามิเตอร์กระบวนการเคลือบผิว: สมมติว่าเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง 10 กิโลวัตต์สะท้อนโดยกระจก แม้จะมีอัตราการดูดกลืนเพียง 5 ppm ก็จะมีการดูดซับพลังงาน 50 mW หากภาระความร้อนนี้ไม่สม่ำเสมอ จะทำให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ภายในส่วนประกอบแสงและทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนที่สอดคล้องกัน (Optical Path Difference, OPD) OPD สามารถคำนวณได้ดังนี้: OPD = (dn/dT + α(n-1)) * ΔT * t โดยที่ dn/dT คือสัมประสิทธิ์เทอร์โมออปติก, α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ t คือความหนา การเสียรูปนี้ทำให้คุณภาพลำแสงแย่ลงอย่างมาก (เพิ่มค่า M²)การระเหยด้วยลำแสงอิเล็กตรอน (E-beam)การเคลือบแบบช่วยไอออน (IAD)การเคลือบแบบสปัตเตอริงด้วยลำแสงไอออน (IBS)อัตราการสะสม         เร็ว (0.5 - 5 นาโนเมตร/วินาที)   ปานกลาง (0.2 - 2 นาโนเมตร/วินาที) ช้า (0.01 - 0.1 นาโนเมตร/วินาที) อุณหภูมิซับสเตรต เลือก E-beam:ปานกลาง (100 - 300 °C)เลือก E-beam: ความหนาแน่นของการเคลือบ เลือก E-beam:สูง (>95% ความหนาแน่นเนื้อวัสดุ)เลือก E-beam: ความขรุขระของพื้นผิว สูงกว่า (~1-2 นาโนเมตร RMS) เลือก E-beam:ต่ำมาก (< 0.3 นาโนเมตร RMS)เลือก E-beam: การควบคุมความเค้น โดยทั่วไปเป็นความเค้นดึง เลือก E-beam:โดยทั่วไปเป็นความเค้นอัดที่ควบคุมได้เลือก E-beam: LIDT ทั่วไป ต่ำถึงปานกลางปานกลางถึงสูง เลือก E-beam:การเลือกกระบวนการตามข้อมูล:เลือก E-beam: เมื่อข้อกำหนดของระบบต้องการ LIDT > 25 J/cm² และการดูดกลืน < 10 ppm, IBS เป็นทางเลือกเดียว เลือก IAD: เลือก E-beam:เลือก E-beam: ส