Tecnologia de laser de wafer ultrarrápido de alto desempenho

Wafer ultrarrápido de alto desempenhotecnologia laser
Alta potêncialasers ultrarrápidosSão amplamente utilizadas em manufatura avançada, informação, microeletrônica, biomedicina, defesa nacional e áreas militares, e a pesquisa científica relevante é vital para promover a inovação científica e tecnológica nacional e o desenvolvimento de alta qualidade. Fatias finassistema laserCom suas vantagens de alta potência média, grande energia de pulso e excelente qualidade de feixe, possui grande demanda na física de attossegundos, processamento de materiais e outros campos científicos e industriais, e tem despertado grande interesse em países de todo o mundo.
Recentemente, uma equipe de pesquisa na China utilizou um módulo de wafer desenvolvido internamente e tecnologia de amplificação regenerativa para alcançar wafers ultrarrápidos de alto desempenho (alta estabilidade, alta potência, alta qualidade do feixe, alta eficiência).laserAtravés do projeto da cavidade do amplificador de regeneração e do controle da temperatura da superfície e da estabilidade mecânica do cristal de disco na cavidade, foi possível obter uma saída de laser com energia de pulso único superior a 300 μJ, largura de pulso inferior a 7 ps e potência média superior a 150 W. A maior eficiência de conversão luz-luz atingiu 61%, sendo também a maior eficiência de conversão óptica relatada até o momento. Com um fator de qualidade do feixe M² < 1,06 a 150 W e estabilidade RMS de 8 horas < 0,33%, essa conquista representa um importante avanço em lasers de wafer ultrarrápidos de alto desempenho, abrindo novas possibilidades para aplicações de lasers ultrarrápidos de alta potência.

Sistema de amplificação de regeneração de wafer de alta potência e alta frequência de repetição
A estrutura do amplificador a laser de wafer é mostrada na Figura 1. Ela 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 usado como fonte de semente. A cabeça do laser de wafer utiliza um cristal de Yb:YAG fabricado internamente, com diâmetro de 8,8 mm e espessura de 150 µm, e um sistema de bombeamento de 48 pulsos. A fonte de bombeamento utiliza um laser de diodo (LD) de linha zero-fônon com comprimento de onda de bloqueio de 969 nm, o que reduz o defeito quântico para 5,8%. A estrutura de resfriamento exclusiva resfria o cristal de wafer de forma eficaz e garante a estabilidade da cavidade de regeneração. A cavidade amplificadora regenerativa consiste em células de 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 a fonte de sinal. Uma estrutura isoladora composta por TFP1, Rotador e Placas de Meia Onda (HWP) é usada para isolar os sinais de entrada e os pulsos amplificados. O pulso de sinal entra na câmara de amplificação regenerativa através do TFP2. Cristais de metaborato de bário (BBO), PC e QWP se combinam para formar uma chave óptica que aplica uma alta tensão periódica ao PC para capturar seletivamente o pulso de sinal e propagá-lo em ambas as direções na cavidade. O pulso desejado oscila na cavidade e é amplificado efetivamente durante a propagação de ida e volta, ajustando-se com precisão o período de compressão da caixa.
O amplificador de regeneração de wafers apresenta bom desempenho de saída e desempenhará um papel importante em áreas de fabricação de ponta, como litografia ultravioleta extrema, fonte de bombeamento de attossegundos, eletrônica 3C e veículos de novas energias. Ao mesmo tempo, espera-se que a tecnologia de laser de wafer seja aplicada em grandes dispositivos de alta potência.dispositivos a laser, proporcionando um novo meio experimental para a formação e detecção precisa da matéria em escala nanométrica e em escala de tempo de femtosegundos. Com o objetivo de atender às principais necessidades do país, a equipe do projeto continuará focada na inovação em tecnologia laser, avançando ainda mais na preparação de cristais laser de alta potência estratégicos e aprimorando efetivamente a capacidade de pesquisa e desenvolvimento independente de dispositivos laser nas áreas de informação, energia, equipamentos de ponta e outras.