Hochleistungs-UltraschnellwaferLasertechnologie
Hohe LeistungUltrakurzpulslaserSie werden häufig in der fortgeschrittenen Fertigung, der Informationstechnologie, der Mikroelektronik, der Biomedizin, der Landesverteidigung und im Militär eingesetzt, und entsprechende wissenschaftliche Forschung ist von entscheidender Bedeutung, um nationale wissenschaftliche und technologische Innovationen und eine qualitativ hochwertige Entwicklung zu fördern. DünnschichtLasersystemmit seinen Vorteilen einer hohen Durchschnittsleistung, großen Pulsenergie und hervorragenden Strahlqualität ist es in der Attosekundenphysik, der Materialverarbeitung und anderen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen sehr gefragt und stößt in Ländern auf der ganzen Welt auf großes Interesse.
Kürzlich hat ein Forschungsteam in China ein selbst entwickeltes Wafermodul und eine regenerative Verstärkungstechnologie verwendet, um eine hohe Leistung (hohe Stabilität, hohe Leistung, hohe Strahlqualität, hohe Effizienz) ultraschnelle Wafer zu erreichenLaserLeistung. Durch das Design des Regenerationsverstärkerhohlraums und die Kontrolle der Oberflächentemperatur und der mechanischen Stabilität des Scheibenkristalls im Hohlraum wird eine Laserleistung mit Einzelpulsenergie >300 μJ, Pulsbreite <7 ps, Durchschnittsleistung >150 W erreicht, und die höchste Licht-zu-Licht-Umwandlungseffizienz kann 61 % erreichen, was zugleich die höchste bisher gemeldete optische Umwandlungseffizienz darstellt. Der Strahlqualitätsfaktor M2 <1,06 bei 150 W, die 8-Stunden-Stabilität RMS <0,33 % – diese Errungenschaft stellt einen wichtigen Fortschritt bei Hochleistungs-Ultrakurzpuls-Waferlasern dar und erweitert die Möglichkeiten für Hochleistungs-Ultrakurzpuls-Laseranwendungen.
Wafer-Regenerationsverstärkungssystem mit hoher Wiederholungsfrequenz und hoher Leistung
Der Aufbau des Waferlaserverstärkers ist in Abbildung 1 dargestellt. Er umfasst eine Faserkeimquelle, einen Dünnschichtlaserkopf und einen regenerativen Verstärkerhohlraum. Als Keimquelle dient ein Ytterbium-dotierter Faseroszillator mit einer Durchschnittsleistung von 15 mW, einer zentralen Wellenlänge von 1030 nm, einer Pulsbreite von 7,1 ps und einer Wiederholungsrate von 30 MHz. Der Waferlaserkopf verwendet einen selbstgebauten Yb:YAG-Kristall mit einem Durchmesser von 8,8 mm und einer Dicke von 150 µm sowie ein 48-Takt-Pumpsystem. Die Pumpquelle verwendet eine Nullphononenleitungs-LD mit einer Sperrwellenlänge von 969 nm, wodurch der Quantendefekt auf 5,8 % reduziert wird. Die einzigartige Kühlstruktur kann den Waferkristall effektiv kühlen und die Stabilität des Regenerationshohlraums gewährleisten. Der regenerative Verstärkerhohlraum besteht aus Pockels-Zellen (PC), Dünnschichtpolarisatoren (TFP), Viertelwellenplatten (QWP) und einem hochstabilen Resonator. Isolatoren verhindern, dass verstärktes Licht die Seed-Quelle rückwärts beschädigt. Eine Isolatorstruktur aus TFP1, Rotator und Halbwellenplatten (HWP) isoliert Eingangsseeds und verstärkte Impulse. Der Seed-Impuls gelangt über TFP2 in die Regenerationsverstärkungskammer. Bariummetaborat-Kristalle (BBO), PC und QWP bilden zusammen einen optischen Schalter, der periodisch eine hohe Spannung an den PC anlegt, um den Seed-Impuls selektiv einzufangen und ihn im Resonator hin und her zu leiten. Der gewünschte Impuls oszilliert im Resonator und wird während des Hin- und Rückwegs durch Feineinstellung der Kompressionsperiode der Box effektiv verstärkt.
Der Wafer-Regenerationsverstärker weist eine gute Ausgangsleistung auf und wird in High-End-Fertigungsbereichen wie der Extrem-Ultraviolett-Lithografie, Attosekunden-Pumpquellen, 3C-Elektronik und Fahrzeugen mit alternativen Antrieben eine wichtige Rolle spielen. Gleichzeitig wird erwartet, dass die Waferlasertechnologie bei großen, extrem leistungsstarkenLasergeräteund bietet neue experimentelle Möglichkeiten zur Bildung und Feindetektion von Materie im Nano- und Femtosekundenbereich. Mit dem Ziel, die wichtigsten Bedürfnisse des Landes zu erfüllen, wird sich das Projektteam weiterhin auf Innovationen in der Lasertechnologie konzentrieren, weitere Durchbrüche bei der Herstellung strategischer Hochleistungslaserkristalle erzielen und die unabhängige Forschungs- und Entwicklungskapazität für Lasergeräte in den Bereichen Information, Energie, High-End-Ausrüstung usw. effektiv verbessern.
Veröffentlichungszeit: 28. Mai 2024