Por qué las pruebas de daños por láser son fundamentales para las aplicaciones de fuentes de láser UV de 355 nm

El umbral de daño inducido por láser (LIDT) define la cantidad máxima de radiación láser que una óptica puede manejar sin dañarse. Es una de las especificaciones más importantes a tener en cuenta al integrar un componente óptico en un láser. Para obtener más información sobre LIDT, consulte la nota de aplicación Comprensión y especificación de LIDT de componentes láser.

Láseres UV

Existen numerosas ventajas en el uso de láseres UV en lugar de longitudes de onda más largas, como la luz infrarroja o la luz visible. En el procesamiento de materiales, los láseres infrarrojos o visibles derriten o vaporizan el material, lo que puede dificultar la creación de características pequeñas y precisas y dañar la integridad estructural del sustrato. Por otro lado, los láseres UV procesan materiales al romper directamente los enlaces atómicos en el sustrato, lo que significa que no se crea ningún calentamiento periférico alrededor del punto del haz. Esto reduce el daño al material, lo que permite que los láseres UV procesen materiales delgados y delicados con mucha más eficacia que los láseres visibles e infrarrojos. La falta de calentamiento periférico también facilita la creación de cortes, agujeros y otras características finas muy precisas. Además, el tamaño del punto láser es directamente proporcional a la longitud de onda. De este modo, 

Sin embargo, las longitudes de onda cortas de los láseres UV afectan el LIDT de la óptica utilizada con ellos. La luz ultravioleta se dispersa más que la luz visible o infrarroja y también contiene más energía, lo que hace que los sustratos la absorban. Esta absorción UV puede incluso blanquear los sustratos de los componentes. De manera similar a cómo los láseres UV cortan los materiales al romper los enlaces atómicos, la absorción no deseada de los láseres UV puede romper los enlaces en un componente o revestimiento óptico, lo que provoca fallas. Esto reduce el LIDT del componente y una óptica generalmente tendrá un LIDT más bajo en longitudes de onda UV que en longitudes de onda visibles o infrarrojas. Cuando se trata de LIDT, es importante recordar que LIDT está directamente relacionado con la longitud de onda.

Óptica UV

La óptica UV debe diseñarse y fabricarse cuidadosamente para resistir los efectos del daño UV. La óptica ultravioleta debe contener una cantidad de burbujas inferior a la habitual, tener un índice de refracción homogéneo en toda la óptica y una birrefringencia limitada, una especificación que correlaciona la polarización de la luz con el índice de refracción de una óptica. Además, en los casos que involucren el uso de láseres UV, la óptica UV debe tener en cuenta los períodos prolongados de exposición. Un ejemplo de un material utilizado en aplicaciones UV sería el fluoruro de calcio (CaF2), que tiene todos los atributos antes mencionados necesarios para resistir los efectos del daño UV. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, incluso la óptica de CaF2 puede dañarse. Por ejemplo, si utiliza ópticas de CaF2 en entornos de alta humedad, tendrán un rendimiento deficiente porque son altamente higroscópicos. 

Por lo tanto, cuando se utiliza un láser UV, es fundamental tener en cuenta el umbral de daño por láser. Si se selecciona una óptica que no está hecha para longitudes de onda UV, entonces la especificación para LIDT puede ser engañosa. Para los componentes ópticos láser estándar, rara vez se proporcionará LIDT para longitudes de onda en la parte UV del espectro. Más bien, LIDT se dará para longitudes de onda más altas. La óptica UV proporciona un LIDT que se prueba específicamente con longitudes de onda UV, lo que garantiza especificaciones LIDT más precisas.