Công nghệ laser wafer siêu nhanh hiệu suất cao

Tấm wafer siêu nhanh hiệu suất caocông nghệ laser
Công suất caotia laser cực nhanhđược sử dụng rộng rãi trong sản xuất tiên tiến, thông tin, vi điện tử, y sinh, quốc phòng và các lĩnh vực quân sự, và nghiên cứu khoa học có liên quan là rất quan trọng để thúc đẩy đổi mới khoa học và công nghệ quốc gia và phát triển chất lượng cao. Cắt lát mỏnghệ thống laserVới những ưu điểm về công suất trung bình cao, năng lượng xung lớn và chất lượng chùm tia tuyệt vời, nó có nhu cầu lớn trong vật lý atto giây, xử lý vật liệu và các lĩnh vực khoa học và công nghiệp khác, và 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 suất cao).tia lazeđầu ra. Thông qua thiết kế khoang khuếch đại tái tạo và kiểm soát nhiệt độ bề mặt và độ ổn định cơ học của tinh thể đĩa trong khoang, đầu ra laser của năng lượng xung đơn> 300 μJ, độ rộng xung < 7 ps, công suất trung bình> 150 W đạt được và hiệu suất chuyển đổi ánh sáng sang ánh sáng cao nhất có thể đạt tới 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 8 giờ RMS < 0,33%, thành tựu này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong laser wafer siêu nhanh hiệu suất cao, sẽ cung cấp 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 wafer được thể hiện trong Hình 1. Nó bao gồm một nguồn hạt giống sợi, một đầu laser lát mỏng và một khoang khuếch đại tái tạo. Một bộ dao động sợi pha tạp ytterbium có công suất trung bình là 15 mW, bước sóng trung tâm là 1030 nm, độ rộng xung là 7,1 ps và tốc độ lặp lại là 30 MHz được sử dụng làm nguồn hạt giống. Đầu laser wafer sử dụng tinh thể Yb: YAG tự chế có đường kính 8,8 mm và độ dày 150 µm và hệ thống bơm 48 chu kỳ. Nguồn bơm sử dụng LD đường zero-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 wafer và đảm bảo tính ổn định của khoang tái tạo. Khoang khuếch đại tái tạo bao gồm các ô Pockels (PC), Bộ phân cực màng mỏng (TFP), Tấm một phần tư sóng (QWP) và một bộ cộng hưởng có độ ổn định cao. Các bộ cô lập được sử dụng để ngăn ánh sáng khuếch đại làm hỏng ngược nguồn hạt giống. Một cấu trúc bộ cô lập bao gồm TFP1, Rotator và Half-Wave Plates (HWP) được sử dụng để cô lập các hạt giống đầu vào và các xung khuếch đại. Xung hạt giống 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 thu chọn lọc xung hạt giống và truyền qua lại trong khoang. Xung mong muốn dao động trong khoang và được khuếch đại hiệu quả trong quá trình truyền vòng bằng cách điều chỉnh chính xác chu kỳ nén của hộp.
Bộ khuếch đại tái tạo wafer cho thấy 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 áp dụng cho các siêu công suất lớnthiết bị laser, cung cấp phương tiện thử nghiệm mới để hình thành và phát hiện vật chất chính xác ở quy mô không gian nano và quy mô thời gian femto giây. Với mục tiêu phục vụ nhu cầu lớn của đất nước, nhóm dự án sẽ tiếp tục tập trung vào đổi mới công nghệ laser, đột phá hơn nữa trong việc chuẩn bị các tinh thể laser công suất cao chiến lược và cải thiện hiệu quả năng lực nghiên cứu và phát triển độc lập của các thiết bị laser trong các lĩnh vực thông tin, năng lượng, thiết bị cao cấp, v.v.