Công nghệ laser wafer siêu nhanh hiệu năng cao

Tấm wafer siêu nhanh hiệu năng caocông nghệ laser
Công suất caolaser siêu nhanhChúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tiên tiến, công nghệ thông tin, vi điện tử, y sinh học, quốc phòng và lĩnh vực quân sự, và nghiên cứu khoa học liên quan rất quan trọng để thúc đẩy đổi mới khoa học công nghệ quốc gia và phát triển chất lượng cao. (Thin-slice)hệ thống laserVới những ưu điểm như công suất trung bình cao, năng lượng xung lớn và chất lượng chùm tia tuyệt vời, nó có nhu cầu rất lớn trong vật lý atto giây, xử lý vật liệu và các lĩnh vực khoa học và công nghiệp khác, và đã được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm rộng rãi.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã sử dụng mô-đun wafer tự phát triển và công nghệ khuếch đại tái tạo để đạt được wafer siêu nhanh hiệu suất cao (độ ổn định cao, công suất cao, chất lượng chùm tia cao, hiệu quả cao).tia laserThông qua thiết kế khoang khuếch đại tái tạo và việc kiểm soát nhiệt độ bề mặt cũng như độ ổn định cơ học của tinh thể đĩa trong khoang, công suất xung đơn của laser đạt được >300 μJ, độ rộng xung <7 ps, công suất trung bình >150 W, và hiệu suất chuyển đổi quang học cao nhất có thể đạt 61%, đây cũng là hiệu suất chuyển đổi quang học cao nhất được báo cáo cho đến nay. Hệ số chất lượng chùm tia M2<1.06@150W, độ ổn định 8h RMS<0.33%, thành tựu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong laser wafer siêu nhanh hiệu suất cao, mở ra nhiều khả năng hơn cho các ứng dụng laser siêu nhanh công suất cao.

Hệ thống khuếch đại tái tạo wafer công suất cao, tần số lặp lại cao
Cấu trúc của bộ khuếch đại laser dạng tấm mỏng được thể hiện trong Hình 1. Nó bao gồm một nguồn tín hiệu sợi quang, một đầu laser dạng lát mỏng và một khoang khuếch đại tái tạo. Một bộ dao động sợi quang pha tạp ytterbium với công suất trung bình 15 mW, bước sóng trung tâm 1030 nm, độ rộng xung 7,1 ps và tần số lặp lại 30 MHz được sử dụng làm nguồn tín hiệu. Đầu laser dạng tấm mỏng sử dụng tinh thể Yb:YAG tự chế tạo có đường kính 8,8 mm và độ dày 150 µm cùng hệ thống bơm 48 xung. Nguồn bơm sử dụng LD đường không phonon với bước sóng khóa 969 nm, giúp giảm khuyết tật lượng tử xuống 5,8%. Cấu trúc làm mát độc đáo có thể làm mát hiệu quả tinh thể dạng tấm mỏng và đảm bảo sự ổn định của khoang tái tạo. Khoang khuếch đại tái tạo bao gồm các tế bào Pockels (PC), bộ phân cực màng mỏng (TFP), tấm sóng một phần tư (QWP) và bộ cộng hưởng có độ ổn định cao. Các bộ cách ly được sử dụng để ngăn ánh sáng khuếch đại gây hư hại ngược cho nguồn tín hiệu ban đầu. Cấu trúc bộ cách ly bao gồm TFP1, bộ quay và các tấm bán sóng (HWP) được sử dụng để cách ly các tín hiệu đầu vào và các xung khuếch đại. Xung tín hiệu ban đầu đi vào buồng khuếch đại tái tạo thông qua TFP2. Các tinh thể bari metaborat (BBO), PC và QWP kết hợp để tạo thành một công tắc quang học, áp dụng điện áp cao định kỳ cho PC để chọn lọc thu nhận xung tín hiệu ban đầu và truyền nó qua lại trong khoang cộng hưởng. Xung mong muốn dao động trong khoang cộng hưởng và được khuếch đại hiệu quả trong quá trình truyền khứ hồi bằng cách điều chỉnh tinh tế chu kỳ nén của hộp.
Bộ khuếch đại tái tạo wafer thể hiện hiệu suất đầu ra tốt và sẽ đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực sản xuất cao cấp như quang khắc cực tím, nguồn bơm atto giây, điện tử 3C và xe năng lượng mới. Đồng thời, công nghệ laser wafer dự kiến ​​sẽ được ứng dụng vào các thiết bị siêu mạnh cỡ lớn.thiết bị laserDự án này cung cấp một phương tiện thí nghiệm mới cho việc hình thành và phát hiện chính xác vật chất ở quy mô không gian nano và quy mô thời gian femto giây. Với mục tiêu phục vụ các nhu cầu trọng yếu của đất nước, nhóm dự án sẽ tiếp tục tập trung vào đổi mới công nghệ laser, đột phá hơn nữa trong việc chế tạo các tinh thể laser công suất cao chiến lược, và nâng cao hiệu quả năng lực nghiên cứu và phát triển độc lập các thiết bị laser trong các lĩnh vực thông tin, năng lượng, thiết bị cao cấp, v.v.