在高功率半导体激光耦合输出应用中，经常发现耦合光纤头有两种失效情况：第一种为光纤头直接被烧黑。这种失效主要是由于光纤头严重污染或者膜层质量差，吸收激光能量导致瞬间升温。这种失效属于典型的光吸收引发的热效应，这个问题在连续模式激光器光纤耦合输出中比较常见，如图7；

第二种失效主要为脉冲激光照射引发膜层介质击穿或者化学键断裂，这种类型跟一般所说的膜层激光损伤阈值测试原理相同。因此讨论光纤镀膜端的损伤需要先知道该产品的应用领域，一般通过脉冲激光损伤阈值测试的数据只能作为应用的参考，不能完全用这个数据去保证镀膜层抗激光的能力。

一般要有效提高光纤镀膜端的抗激光损伤能力，需要从以下三个方面因素去考虑：

1）镀膜前后光纤端必须干净和干燥，污染物本身最容易吸收激光导致热损伤，另外光纤端面镀膜前不干净或者潮湿会导致膜层与基材吸附力不足，容易有气泡或者脱落，同时也会引发严重的激光吸收热效应；

2）优化镀膜工艺确保膜层沉积时达到最佳致密性，一般疏松的膜层内部微观结构有空洞和水汽填充，这对高功率激光应用十分不利。从相关测试可以发现，同一种镀膜材料在不同的镀膜工艺下所获得的激光损伤阈值也有明显的差别（如图8，1064nm 脉冲光源，TEM00模式，束斑直径FW 1／e²＝ 0．8mm，频率10Hz ， 脉冲宽度10ns），不过一般都在一个量级之内；

图8 氧化铪在不同光纤镀膜工艺下的抗激光损伤阈值

3）选择高损伤阈值和低吸收的镀膜材料，不同镀膜材料在同一镀膜工艺下获得的激光损伤阈值是有明显差异的（如图9，1064nm 脉冲光源，TEM00模式，束斑直径FW 1／e²＝ 0．8mm，频率1Hz ， 脉冲宽度10ns）。无论是低折射率还是高折射率，材料对目标波长的吸收率不同也会影响抗损伤阈值的高低。其次，材料纯度也非常关键，用金属铪（最终都氧化）和直接用氧化铪分别镀制的膜层损伤阈值也有明显的差异。

图9 不同镀膜材料的抗激光损伤阈值

一般我们看到的膜层膜色主要是可见光波段，在显微镜下观察到的光纤端面膜色主要由该膜层在可见波段的反射率决定（这里讨论不包含显微镜带有滤光片情形），不同角度观察光纤端面也会发现膜层颜色有差异，这也是由于不同角度观察到可见光波段反射率有差异所导致。一般同一个批次镀膜的光纤颜色差异不大，不同批次的镀膜可能略有轻微差异，比如淡黄色变成青黄色等，只要是应用波段的光谱能满足指标设定即可认为合格。一般不同供应商设计的膜系会有差异，所得到光纤端面膜色也不同。例如有客户要求R＜0．2％ ＠ 900～1000nm，我们可以设计出两种膜系来满足该指标，如图10。

图10 同一目标不同的膜系设计

但这两种设计出来的光纤端面膜层颜色会完全不一样，这是因两种设计在可见波段的反射率差异造成的。我们展开这两条设计的X轴光谱带宽，可以看到在400nm ～ 700nm处的反射率两条曲线有明显差异（如图11）。福津光纤镀膜认为，膜系设计应该优先满足应用波段的最佳设计再考虑膜色，除非客户对膜色有特殊应用要求。

图11 同一镀膜指标不同的膜色

如何测试光纤镀膜端面的反射率呢？我们一般采用以下两种办法：

1）通过测试陪镀片间接测试膜层反射率。在给光纤镀膜的同时在相同高度放置石英陪镀片，镀膜完成以后直接用分光光度计测试陪镀片的镀膜曲线，这也是滤光片镀膜曲线测试通用的办法，设备成熟、简单好用，但是陪镀片跟光纤还是有一定的差异。

2）直接测试光纤端面膜层反射率。福津光电根据自己经验提出一种直接测试光纤端面反射率的方法（专利号：ZL201820851726．X）。该办法主要通过一个光纤环形器来实现，因为光纤环形器光路不可逆，有效地减少了反射对光源的干扰。如图13所示，当宽带光源的信号光从A端输入环形器，从B端输出，B端与待测光纤的未镀膜端熔接，信号光传输到镀膜界面后产生反射的部分原路返回，从C端输出，C端连接的光谱仪即可探测到反射光的信号。

图13 利用光纤环形器测试光纤镀膜端面反射率

总的来说，光纤镀膜是近年来刚发展起来的一个行业，其应用领域正在不断地扩大，作为光纤镀膜的厂家我们需要不断地积累技术经验和完善生产工艺，满足不同客户的需求。以上所讨论内容仅为一家之言，希望与各位同行分享经验，共同进步。