Tecnologia de laser de wafer ultrarrápido de alto desempenho

Wafer ultrarrápido de alto desempenhotecnologia laser
Alta potêncialasers ultrarrápidossão amplamente utilizados em manufatura 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. Fatias finassistema de lasercom suas vantagens de alta potência média, grande energia de pulso e excelente qualidade de feixe, tem grande demanda em física de attosegundos, processamento de materiais e outros campos científicos e industriais, e tem sido amplamente utilizado por países do mundo todo.
Recentemente, uma equipe de pesquisa na China usou um módulo de wafer desenvolvido por nós mesmos e tecnologia de amplificação regenerativa para obter um wafer ultrarrápido de alto desempenho (alta estabilidade, alta potência, alta qualidade de feixe, alta eficiência).laserSaída. Através do projeto 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 com energia de pulso único >300 μJ, largura de pulso <7 ps, potência média >150 W é alcançada, e a mais alta eficiência de conversão de luz para luz pode chegar a 61%, que também é a maior eficiência de conversão óptica relatada até o momento. Com fator de qualidade do feixe M2<1,06 a 150 W, estabilidade RMS de 8 horas <0,33%, esta conquista marca um importante progresso no laser de wafer ultrarrápido de alto desempenho, o que proporcionará mais possibilidades para aplicações de laser ultrarrápido de alta potência.

Sistema de amplificação de regeneração de wafer de alta frequência de repetição e alta potência
A estrutura do amplificador de laser de wafer é mostrada na Figura 1. Ele inclui uma fonte de semente de fibra, uma cabeça de laser de fatia fina e uma cavidade de amplificador regenerativo. Um oscilador de fibra dopado 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 usado como fonte de semente. A cabeça de laser de 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 de bombeamento usa um LD de linha zero-fônon com comprimento de onda de bloqueio de 969 nm, que reduz o defeito quântico para 5,8%. A estrutura de resfriamento exclusiva pode resfriar efetivamente o cristal de wafer e garantir a estabilidade da cavidade de regeneração. A cavidade de amplificação regenerativa consiste em células de Pockels (PC), polarizadores de filme fino (TFP), placas de um quarto de onda (QWP) e um ressonador de alta estabilidade. Isoladores são usados ​​para evitar que a luz amplificada danifique a fonte de sementes de forma reversa. Uma estrutura isoladora composta por TFP1, rotador e placas de meia onda (HWP) é usada para isolar as sementes de entrada e os 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 uma alta tensão periodicamente ao PC para capturar seletivamente o pulso de 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 finamente o período de compressão da caixa.
O amplificador de regeneração de wafer apresenta bom desempenho de saída e desempenhará um papel importante em áreas de fabricação de ponta, como litografia ultravioleta extrema, fonte de bomba de attossegundos, eletrônica 3C e veículos de nova energia. Ao mesmo tempo, espera-se que a tecnologia de laser de wafer seja aplicada a grandes e superpotentes veículos.dispositivos a laser, proporcionando um novo meio experimental para a formação e detecção precisa de matéria na escala espacial nanométrica e na escala de tempo de femtossegundos. Com o objetivo de atender às principais necessidades do país, a equipe do projeto continuará focada na inovação da tecnologia laser, avançando ainda mais na preparação de cristais laser estratégicos de alta potência e aprimorando efetivamente a capacidade independente de pesquisa e desenvolvimento de dispositivos laser nas áreas de informação, energia, equipamentos de ponta, entre outras.