Høy ytelse ultrarask waferlaserteknologi
Høy effektultraraske lasereer mye brukt i avansert produksjon, informasjon, mikroelektronikk, biomedisin, nasjonalt forsvar og militære felt, og relevant vitenskapelig forskning er avgjørende for å fremme nasjonal vitenskapelig og teknologisk innovasjon og utvikling av høy kvalitet. Tynn skivelasersystemmed sine fordeler med høy gjennomsnittseffekt, stor pulsenergi og utmerket strålekvalitet har stor etterspørsel innen attosekundfysikk, materialbehandling og andre vitenskapelige og industrielle felt, og har vært mye bekymret av land over hele verden.
Nylig har et forskerteam i Kina brukt egenutviklet wafermodul og regenerativ forsterkningsteknologi for å oppnå høy ytelse (høy stabilitet, høy effekt, høy strålekvalitet, høy effektivitet) ultrarask waferlaserproduksjon. Gjennom utformingen av regenereringsforsterkerhulrommet og kontrollen av overflatetemperaturen og mekanisk stabilitet til skivekrystallen i hulrommet, oppnås laserutgangen med enkeltpulsenergi >300 μJ, pulsbredde <7 ps, gjennomsnittlig effekt >150 W , og den høyeste lys-til-lys-konverteringseffektiviteten kan nå 61 %, som også er den høyeste optiske konverteringseffektiviteten som er rapportert så langt. Strålekvalitetsfaktoren M2<1,06@150W, 8t stabilitet RMS<0,33%, denne prestasjonen markerer et viktig fremskritt innen høyytelses ultrarask waferlaser, som vil gi flere muligheter for ultraraske laserapplikasjoner med høy effekt.
Høy repetisjonsfrekvens, høyeffekts waferregenereringssystem
Strukturen til waferlaserforsterkeren er vist i figur 1. Den inkluderer en fiberfrøkilde, et laserhode med tynne skiver og et regenerativt forsterkerhulrom. En ytterbium-dopet fiberoscillator med en gjennomsnittlig effekt på 15 mW, en sentral bølgelengde på 1030 nm, en pulsbredde på 7,1 ps og en repetisjonshastighet på 30 MHz ble brukt som frøkilde. Waferlaserhodet bruker en hjemmelaget Yb: YAG-krystall med en diameter på 8,8 mm og en tykkelse på 150 µm og et 48-takts pumpesystem. Pumpekilden bruker en null-fononlinje LD med en 969 nm låsebølgelengde, som reduserer kvantedefekten til 5,8 %. Den unike kjølestrukturen kan effektivt avkjøle waferkrystallen og sikre stabiliteten til regenereringshulen. Det regenerative forsterkerhulrommet består av Pockels-celler (PC), Thin Film Polarisators (TFP), Quarter-Wave Plates (QWP) og en høystabil resonator. Isolatorer brukes for å forhindre at forsterket lys skader frøkilden omvendt. En isolatorstruktur bestående av TFP1, Rotator og Half-Wave Plates (HWP) brukes til å isolere inngangsfrø og forsterkede pulser. Frøpulsen går inn i regenerasjonsamplifikasjonskammeret via TFP2. Bariummetaborat (BBO)-krystaller, PC og QWP kombineres for å danne en optisk bryter som tilfører en periodisk høy spenning til PC-en for selektivt å fange opp frøpulsen og forplante den frem og tilbake i hulrommet. Den ønskede pulsen oscillerer i hulrommet og forsterkes effektivt under forplantningen rundt tur ved å finjustere kompresjonsperioden til boksen.
Waferregenereringsforsterkeren viser god utgangsytelse og vil spille en viktig rolle i avanserte produksjonsfelt som ekstrem ultrafiolett litografi, attosecond pump source, 3C elektronikk og nye energikjøretøyer. Samtidig forventes waferlaserteknologien å bli brukt på store superkraftigelaserenheter, som gir et nytt eksperimentelt middel for dannelse og findeteksjon av materie på nanoskala romskala og femtosekund tidsskala. Med målet om å betjene de store behovene i landet, vil prosjektteamet fortsette å fokusere på laserteknologiinnovasjon, ytterligere bryte gjennom utarbeidelsen av strategiske høyeffektlaserkrystaller og effektivt forbedre den uavhengige forsknings- og utviklingsevnen til laserenheter i feltene informasjon, energi, avansert utstyr og så videre.
Innleggstid: 28. mai 2024