Ultraschneller HochleistungswaferLasertechnologie
Hohe LeistungUltraschnelle Laserwerden häufig in den Bereichen fortgeschrittene Fertigung, Information, Mikroelektronik, Biomedizin, Landesverteidigung und Militär eingesetzt, und relevante wissenschaftliche Forschung ist von entscheidender Bedeutung, um nationale wissenschaftliche und technologische Innovationen und qualitativ hochwertige Entwicklung zu fördern. In dünne Scheiben schneidenLasersystemMit seinen Vorteilen einer hohen Durchschnittsleistung, einer großen Pulsenergie und einer hervorragenden Strahlqualität besteht großer Bedarf in der Attosekundenphysik, der Materialverarbeitung und anderen wissenschaftlichen und industriellen Bereichen und ist in Ländern auf der ganzen Welt von großem Interesse.
Kürzlich hat ein Forschungsteam in China ein selbst entwickeltes Wafermodul und eine regenerative Verstärkungstechnologie verwendet, um ultraschnelle Hochleistungswafer (hohe Stabilität, hohe Leistung, hohe Strahlqualität, hohe Effizienz) zu erzielenLaserAusgabe. Durch die Gestaltung des Regenerationsverstärkerhohlraums und die Steuerung der Oberflächentemperatur und der mechanischen Stabilität des Scheibenkristalls im Hohlraum wird eine Laserleistung mit einer Einzelimpulsenergie von >300 μJ, einer Impulsbreite von <7 ps und einer Durchschnittsleistung von >150 W erreicht , und der höchste Licht-zu-Licht-Umwandlungswirkungsgrad kann 61 % erreichen, was auch der höchste bisher gemeldete optische Umwandlungswirkungsgrad ist. Mit einem Strahlqualitätsfaktor von M2 < 1,06 bei 150 W und einer 8-Stunden-Stabilität RMS von < 0,33 % markiert dieser Erfolg einen wichtigen Fortschritt bei ultraschnellen Hochleistungs-Waferlasern, der mehr Möglichkeiten für ultraschnelle Hochleistungslaseranwendungen bieten wird.
Hochleistungs-Wafer-Regenerations-Verstärkungssystem mit hoher Wiederholfrequenz
Die Struktur des Wafer-Laserverstärkers ist in Abbildung 1 dargestellt. Er umfasst eine Faser-Seed-Quelle, einen Dünnschicht-Laserkopf und einen regenerativen Verstärkerhohlraum. Als Seed-Quelle wurde ein Ytterbium-dotierter Faseroszillator mit einer durchschnittlichen Leistung von 15 mW, einer Zentralwellenlänge von 1030 nm, einer Pulsbreite von 7,1 ps und einer Wiederholrate von 30 MHz verwendet. Der Wafer-Laserkopf 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 Null-Phononenlinien-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 werden verwendet, um zu verhindern, dass verstärktes Licht die Samenquelle rückschädigt. Eine Isolatorstruktur bestehend aus TFP1, Rotator- und Halbwellenplatten (HWP) wird verwendet, um Eingangskeime und verstärkte Impulse zu isolieren. Der Seed-Puls gelangt über TFP2 in die Regenerations-Verstärkungskammer. Bariummetaborat (BBO)-Kristalle, PC und QWP bilden zusammen einen optischen Schalter, der eine periodisch hohe Spannung an den PC anlegt, um den Keimimpuls selektiv zu erfassen und ihn im Hohlraum hin und her zu verbreiten. Der gewünschte Impuls schwingt im Hohlraum und wird während der Hin- und Rückausbreitung durch Feineinstellung der Kompressionsperiode der Box effektiv verstärkt.
Der Wafer-Regenerationsverstärker weist eine gute Ausgangsleistung auf und wird eine wichtige Rolle in High-End-Fertigungsbereichen wie Extrem-Ultraviolett-Lithographie, Attosekunden-Pumpquelle, 3C-Elektronik und neuen Energiefahrzeugen spielen. Gleichzeitig wird erwartet, dass die Wafer-Lasertechnologie auf große, superleistungsfähige Laser angewendet wirdLasergeräteDies stellt ein neues experimentelles Mittel zur Bildung und Feindetektion von Materie auf der nanoskaligen Raumskala und der Femtosekunden-Zeitskala bereit. Mit dem Ziel, den größten Bedarf des Landes zu decken, wird sich das Projektteam weiterhin auf Innovationen in der Lasertechnologie konzentrieren, die Herstellung strategischer Hochleistungslaserkristalle weiter vorantreiben und die unabhängige Forschungs- und Entwicklungskapazität von Lasergeräten effektiv verbessern den Bereichen Information, Energie, High-End-Geräte usw.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28. Mai 2024