Hochleistungs-UltraschnellwaferLasertechnologie
Hochleistungsfähigultraschnelle LaserSie finden breite Anwendung in der fortgeschrittenen Fertigung, der Informationstechnologie, der Mikroelektronik, der Biomedizin, der Landesverteidigung und im Militärbereich, und die entsprechende wissenschaftliche Forschung ist von entscheidender Bedeutung für die Förderung nationaler wissenschaftlicher und technologischer Innovationen und einer qualitativ hochwertigen Entwicklung. DünnschichttechnologieLasersystemAufgrund seiner Vorteile wie hoher durchschnittlicher Leistung, großer Pulsenergie und ausgezeichneter Strahlqualität besteht eine große Nachfrage in der Attosekundenphysik, der Materialbearbeitung und anderen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen, und es hat in Ländern auf der ganzen Welt großes Interesse geweckt.
Kürzlich hat ein Forschungsteam in China mithilfe eines selbstentwickelten Wafermoduls und einer regenerativen Verstärkungstechnologie einen hochleistungsfähigen (hohe Stabilität, hohe Leistung, hohe Strahlqualität, hoher Wirkungsgrad) ultraschnellen Wafer realisiert.LaserDurch die Konstruktion des Regenerationsverstärker-Resonators und die Kontrolle der Oberflächentemperatur und der mechanischen Stabilität des Scheibenkristalls im Resonator wird eine Laserleistung mit einer Einzelpulsenergie von >300 μJ, einer Pulsdauer von <7 ps und einer mittleren Leistung von >150 W erzielt. Der höchste Licht-zu-Licht-Umwandlungswirkungsgrad von 61 % stellt gleichzeitig den bisher höchsten berichteten Wert dar. Mit einem Strahlqualitätsfaktor M² <1,06 bei 150 W und einer 8-Stunden-Stabilität (RMS <0,33 %) markiert diese Errungenschaft einen wichtigen Fortschritt im Bereich der Hochleistungs-Ultrakurzpulslaser und eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten für Hochleistungs-Ultrakurzpulslaser.
Hochfrequenz-Wafer-Regenerationsverstärkungssystem mit hoher Leistung
Der Aufbau des Wafer-Laserverstärkers ist in Abbildung 1 dargestellt. Er umfasst eine Faser-Seedquelle, einen Dünnschicht-Laserkopf und einen regenerativen Verstärkerresonator. Als Seedquelle diente ein Ytterbium-dotierter Faseroszillator mit einer mittleren Leistung von 15 mW, einer zentralen Wellenlänge von 1030 nm, einer Pulsdauer von 7,1 ps und einer Wiederholrate von 30 MHz. Der Wafer-Laserkopf verwendet einen selbstgefertigten Yb:YAG-Kristall mit einem Durchmesser von 8,8 mm und einer Dicke von 150 µm sowie ein 48-Hub-Pumpsystem. Die Pumpquelle nutzt eine Nullphononenlinien-Laserdiode mit einer Lock-Wellenlänge von 969 nm, wodurch der Quantendefekt auf 5,8 % reduziert wird. Die spezielle Kühlstruktur ermöglicht eine effektive Kühlung des Wafer-Kristalls und gewährleistet die Stabilität des regenerativen Verstärkerresonators. Dieser besteht aus Pockels-Zellen (PC), Dünnschichtpolarisatoren (TFP), Viertelwellenplatten (QWP) und einem hochstabilen Resonator. Isolatoren verhindern, dass verstärktes Licht die Seed-Lichtquelle beschädigt. Eine Isolatorstruktur aus TFP1, Rotator und Halbwellenplatten (HWP) dient der Trennung von Eingangs-Seed- und Verstärkungsimpulsen. Der Seed-Impuls gelangt über TFP2 in die Regenerationsverstärkungskammer. Bariummetaborat-Kristalle (BBO), PC und QWP bilden einen optischen Schalter, der periodisch eine hohe Spannung an den PC anlegt, um den Seed-Impuls selektiv zu erfassen und im Resonator hin und her zu propagieren. Der gewünschte Impuls oszilliert im Resonator und wird während der Propagation durch Feinjustierung der Kompressionsperiode des Resonators effektiv verstärkt.
Der Wafer-Regenerationsverstärker zeigt eine gute Ausgangsleistung und wird in High-End-Fertigungsbereichen wie der extremen Ultraviolett-Lithographie, Attosekunden-Pumpquellen, 3C-Elektronik und Elektrofahrzeugen eine wichtige Rolle spielen. Gleichzeitig wird erwartet, dass die Wafer-Lasertechnologie in großen, extrem leistungsstarken Systemen Anwendung finden wird.LasergeräteDas Projekt bietet neue experimentelle Möglichkeiten zur Erzeugung und präzisen Detektion von Materie im Nanometerbereich und Femtosekundenbereich. Um den dringenden Bedarf des Landes zu decken, konzentriert sich das Projektteam weiterhin auf Innovationen in der Lasertechnologie, die Entwicklung strategischer Hochleistungslaserkristalle und die eigenständige Forschung und Entwicklung von Lasergeräten in den Bereichen Information, Energie, High-End-Ausrüstung usw.
Veröffentlichungsdatum: 28. Mai 2024