反射率：比表面上更為複雜

高反射率雷射光反射鏡是光束控制的關鍵元件

量測反射率的產業標準方法無法呈現完整情境

反射率表面上似乎很簡單，但實際上是難以量測的數值

孔腔內共振衰減光譜儀 (CRDS) 可量測總損耗，以判定反射率

高反射率反射鏡的反射率，介於 99.8% 至最高 99.999% 之間，在大部分雷射系統之中，是光束控制的必要元件，同時可達到最高光通量。使用分光光度計量測穿透，並假設剩餘光線均遭到反射，是判定反射鏡反射率的一般業界實務作法。不過在這項錯誤的假設中，並未考量散射或吸收等現象，導致產生過度樂觀的反射率數值。對於反射率達到 99.5% 以上的反射鏡，更準確判定反射率的方式，是透過孔腔內共振衰減光譜儀 (CRDS) 量測總損耗。瞭解供應商的度量方法，是預測實際效能的關鍵所在。

錯誤假設：量測穿透並不足夠

光學元件供應商驗證反射鏡反射率的標準業界實務作法，是使用分光光度計直接量測穿透。其中假設散射及吸收可忽略不計，但這些微小效應，會在需要非常高的反射率時產生重大影響。分光光度計可直接量測 99.5% 以下的反射率，但是在此之上的數值，就會到達分光光度計的訊噪比 (SNR) 限制。

錯誤結論： ∑強度 = 反射 + 穿透

真相：∑強度 = 反射 + 穿透 + 散射 + 吸收

解決方案：孔腔內共振衰減光譜儀 (CRDS)

對高反射率反射鏡而言，最精準的度量選項是孔腔內共振衰減光譜儀 (CRDS)，其中可量測反射鏡總損耗，包括穿透、吸收及散射。雷射脈衝將送往共振腔；共振腔是由兩個高反射率的反射鏡組成（圖 1）。反射的雷射光在共振腔內振盪，每次反射都會損失少量的光。置於第二個反射鏡後方的偵測器，將量測反射光減少的強度。反射鏡總損耗是由反射光的衰減時間或「共振衰減」判定。

3D printed mechanics used for prototyping

圖 1：包含穿透、吸收及散射在內的雷射光反射鏡總損耗，可由 CRDS 判定

共振腔內雷射強度 (I) 是以下列方程式描述：

$$ I = I_0 \exp{ \left[ - \left( \frac{\tau \, t \, c}{2 \, L} \right) \right]} $$

I₀:	初始雷射脈衝強度
τ:	共振腔反射鏡總損耗
t:	時間

c:	光速
L:	共振腔長度

真實範例

兩個高反射率反射鏡的穿透，是以穿透分光光度計量測（圖 2）。量測發現反射鏡 2 的穿透遠低於反射鏡 1，看起來反射鏡 2 的反射率似乎較高。如果沒有進行其他度量，就可能假設反射鏡 1 具有 99.9% 的標稱反射率，而反射鏡 2 具有 99.99% 的標稱反射率。

Mirror 2 appears to have a higher reflectivity than Mirror 1 when analyzing them both using transmission spectrophotometry

圖 2：如果使用穿透分光光度計進行分析，反射鏡 2 的反射率似乎高於反射鏡 1

不過以 CRDS 量測兩個反射鏡後，發現情況並非如此。反射鏡 1 的損耗值，與分光光度計判定的標稱反射率一致，但反射鏡 2 的反射相當低，甚至無法在 CRDS 系統中產生共振。直接以反射分光光度計量測其反射後，顯示反射鏡 2 的效能大幅降低，而之後的反射則因為吸收和散射，比反射鏡 1 的反射率還低 0.5%（圖 3）。反射在較低波長特別低，是吸收及散射的特性。