Tecnologia laser wafer ultrarrápida de alto desempenho

Wafer ultrarrápido de alto desempenhotecnologia laser
Alta potêncialasers ultrarrápidossão amplamente utilizados na fabricação avançada, informação, microeletrônica, biomedicina, defesa nacional e campos militares, e a pesquisa científica relevante é vital para promover a inovação científica e tecnológica nacional e o desenvolvimento de alta qualidade. Fatia finasistema lasercom suas vantagens de alta potência média, grande energia de pulso e excelente qualidade de feixe, tem grande demanda na física de attossegundos, processamento de materiais e outros campos científicos e industriais, e tem sido amplamente preocupado por países de todo o mundo.
Recentemente, uma equipe de pesquisa na China usou módulo de wafer autodesenvolvido e tecnologia de amplificação regenerativa para alcançar wafer ultrarrápido de alto desempenho (alta estabilidade, alta potência, alta qualidade de feixe, alta eficiência).lasersaída. Através do design da cavidade do amplificador de regeneração e do controle da temperatura da superfície e da estabilidade mecânica do cristal do disco na cavidade, a saída do laser de energia de pulso único> 300 μJ, largura de pulso <7 ps, potência média> 150 W é alcançada , e a maior eficiência de conversão luz-luz pode chegar a 61%, que também é a maior eficiência de conversão óptica relatada até agora. O fator de qualidade do feixe M2<1,06@150W, estabilidade de 8h RMS<0,33%, esta conquista marca um progresso importante no laser wafer ultrarrápido de alto desempenho, que fornecerá mais possibilidades para aplicações de laser ultrarrápido de alta potência.

Alta frequência de repetição, sistema de amplificação de regeneração de wafer de alta potência
A estrutura do amplificador de laser wafer é mostrada na Figura 1. Ele inclui uma fonte de semente de fibra, uma cabeça de laser de fatia fina e uma cavidade amplificadora regenerativa. Um oscilador de fibra dopada com itérbio com potência média de 15 mW, comprimento de onda central de 1030 nm, largura de pulso de 7,1 ps e taxa de repetição de 30 MHz foi utilizado como fonte de semente. A cabeça do laser wafer usa um cristal Yb:YAG caseiro com diâmetro de 8,8 mm e espessura de 150 µm e um sistema de bombeamento de 48 tempos. A fonte da bomba usa uma linha LD de fônon zero com comprimento de onda de bloqueio de 969 nm, o que reduz o defeito quântico para 5,8%. A estrutura de resfriamento exclusiva pode resfriar efetivamente o cristal wafer e garantir a estabilidade da cavidade de regeneração. A cavidade amplificadora regenerativa consiste em células Pockels (PC), polarizadores de filme fino (TFP), placas de quarto de onda (QWP) e um ressonador de alta estabilidade. Isoladores são usados ​​para evitar que a luz amplificada danifique reversamente a fonte da semente. Uma estrutura isoladora composta por TFP1, Rotator e Half-Wave Plates (HWP) é usada para isolar sementes de entrada e pulsos amplificados. O pulso de semente entra na câmara de amplificação de regeneração via TFP2. Cristais de metaborato de bário (BBO), PC e QWP se combinam para formar um interruptor óptico que aplica periodicamente alta voltagem ao PC para capturar seletivamente o pulso da semente e propagá-lo para frente e para trás na cavidade. O pulso desejado oscila na cavidade e é amplificado efetivamente durante a propagação de ida e volta, ajustando com precisão o período de compressão da caixa.
O amplificador de regeneração de wafer apresenta bom desempenho de saída e desempenhará um papel importante em campos de fabricação de ponta, como litografia ultravioleta extrema, fonte de bomba de attosegundo, eletrônica 3C e veículos de nova energia. Ao mesmo tempo, espera-se que a tecnologia laser wafer seja aplicada a grandes e superpotentesdispositivos a laser, fornecendo um novo meio experimental para a formação e detecção precisa de matéria na escala espacial em nanoescala e na escala de tempo de femtossegundos. Com o objetivo de atender às principais necessidades do país, a equipe do projeto continuará a se concentrar na inovação da tecnologia laser, avançar ainda mais na preparação de cristais laser estratégicos de alta potência e melhorar efetivamente a capacidade independente de pesquisa e desenvolvimento de dispositivos laser em nas áreas de informação, energia, equipamentos de última geração e assim por diante.