Høy ytelse ultrahurtig waferlaserteknologi

Høy ytelse ultrahurtig waferlaserteknologi
Høy effektultrahurtige lasereer mye brukt innen 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. TynnskivelasersystemMed fordelene med høy gjennomsnittlig effekt, stor pulsenergi og utmerket strålekvalitet er det stor etterspørsel innen attosekundfysikk, materialbehandling og andre vitenskapelige og industrielle felt, og har blitt bredt omtalt av land over hele verden.
Nylig har et forskerteam i Kina brukt en egenutviklet wafermodul og regenerativ forsterkningsteknologi for å oppnå ultrahurtig wafer med høy ytelse (høy stabilitet, høy effekt, høy strålekvalitet, høy effektivitet).laserutgang. Gjennom utformingen av regenereringsforsterkerhulrommet og kontrollen av overflatetemperaturen og den mekaniske stabiliteten til skivekrystallen i hulrommet, oppnås en laserutgang på enkeltpulsenergi >300 μJ, pulsbredde <7 ps, gjennomsnittseffekt >150 W, og den høyeste lys-til-lys-konverteringseffektiviteten kan nå 61 %, som også er den høyeste optiske konverteringseffektiviteten som er rapportert så langt. Med en strålekvalitetsfaktor M2 <1,06 @ 150 W, 8 timers stabilitet RMS <0,33 %, markerer denne prestasjonen et viktig fremskritt innen høyytelses ultrahurtig waferlaser, som vil gi flere muligheter for ultrahurtige laserapplikasjoner med høy effekt.

Høy repetisjonsfrekvens, høyeffekts waferregenereringsforsterkningssystem
Strukturen til waferlaserforsterkeren er vist i figur 1. Den inkluderer en fiberfrøkilde, et tynnskivelaserhode og et regenerativt forsterkerhulrom. En ytterbiumdopet fiberoscillator med en gjennomsnittlig effekt på 15 mW, en sentral bølgelengde på 1030 nm, en pulsbredde på 7,1 ps og en repetisjonsfrekvens 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 låsebølgelengde på 969 nm, noe som reduserer kvantedefekten til 5,8 %. Den unike kjølestrukturen kan effektivt kjøle ned waferkrystallen og sikre stabiliteten til regenereringshulrommet. Det regenerative forsterkningshulrommet består av Pockels-celler (PC), tynnfilmpolarisatorer (TFP), kvartbølgeplater (QWP) og en høystabilitetsresonator. Isolatorer brukes for å forhindre at forsterket lys skader frøkilden i motsatt retning. En isolatorstruktur bestående av TFP1, rotator- og halvbølgeplater (HWP) brukes til å isolere inngangsfrø og forsterkede pulser. Frøpulsen går inn i regenereringsforsterkningskammeret via TFP2. Bariummetaborat (BBO)-krystaller, PC og QWP kombineres for å danne en optisk bryter som påfører 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 frem- og tilbakeforplantningen ved å finjustere boksens kompresjonsperiode.
Waferregenereringsforsterkeren viser god ytelse og vil spille en viktig rolle innen avanserte produksjonsfelt som ekstrem ultrafiolett litografi, attosekundpumpekilde, 3C-elektronikk og nye energikjøretøyer. Samtidig forventes waferlaserteknologien å bli brukt på store superkraftigelaserenheter, som gir en ny eksperimentell metode for dannelse og findeteksjon av materie på nanoskala-romskala og femtosekund-tidsskala. Med mål om å dekke landets viktigste behov, vil prosjektgruppen fortsette å fokusere på laserteknologisk innovasjon, ytterligere banebrytende arbeid med utarbeidelsen av strategiske høyeffektslaserkrystaller, og effektivt forbedre den uavhengige forsknings- og utviklingskapasiteten til laserenheter innen informasjon, energi, avansert utstyr og så videre.