Högpresterande ultrasnabb waferlaserteknik

Högpresterande ultrasnabb waferlaserteknik
Hög effektultrasnabba lasraranvänds i stor utsträckning inom avancerad tillverkning, information, mikroelektronik, biomedicin, nationellt försvar och militära områden, och relevant vetenskaplig forskning är avgörande för att främja nationell vetenskaplig och teknisk innovation och högkvalitativ utveckling. Tunn skivalasersystemmed sina fördelar med hög medeleffekt, stor pulsenergi och utmärkt strålkvalitet har stor efterfrågan inom attosecond-fysik, materialbearbetning och andra vetenskapliga och industriella områden, och har varit mycket oroad av länder över hela världen.
Nyligen har ett forskarlag i Kina använt egenutvecklad wafermodul och regenerativ förstärkningsteknik för att uppnå högpresterande (hög stabilitet, hög effekt, hög strålkvalitet, hög effektivitet) ultrasnabb waferlaserproduktion. Genom designen av regenereringsförstärkarens kavitet och styrningen av yttemperaturen och mekanisk stabilitet hos skivkristallen i kaviteten uppnås laserutgången med enkelpulsenergi >300 μJ, pulsbredd <7 ps, medeleffekt >150 W , och den högsta ljus-till-ljus-konverteringseffektiviteten kan nå 61 %, vilket också är den högsta optiska konverteringseffektiviteten som rapporterats hittills. Strålkvalitetsfaktorn M2<1,06@150W, 8h stabilitet RMS<0,33%, denna prestation markerar ett viktigt framsteg inom högpresterande ultrasnabb waferlaser, som kommer att ge fler möjligheter för högeffekts ultrasnabba laserapplikationer.

Hög repetitionsfrekvens, högeffekts waferregenereringssystem
Strukturen hos waferlaserförstärkaren visas i figur 1. Den inkluderar en fiberfrökälla, ett laserhuvud med tunn skiva och en regenerativ förstärkarkavitet. En ytterbiumdopad fiberoscillator med en medeleffekt på 15 mW, en central våglängd på 1030 nm, en pulsbredd på 7,1 ps och en repetitionshastighet på 30 MHz användes som frökälla. Waferlaserhuvudet använder en hemmagjord Yb: YAG-kristall med en diameter på 8,8 mm och en tjocklek på 150 µm och ett 48-takts pumpsystem. Pumpkällan använder en noll-fononlinje LD med en 969 nm låsvåglängd, vilket minskar kvantdefekten till 5,8 %. Den unika kylstrukturen kan effektivt kyla waferkristallen och säkerställa stabiliteten i regenereringskaviteten. Den regenerativa förstärkarkaviteten består av Pockels-celler (PC), Thin Film Polarisators (TFP), Quarter-Wave Plates (QWP) och en högstabilitetsresonator. Isolatorer används för att förhindra att förstärkt ljus skadar frökällan omvänt. En isolatorstruktur bestående av TFP1, Rotator och Half-Wave Plates (HWP) används för att isolera ingångsfrön och förstärkta pulser. Fröpulsen kommer in i regenereringsförstärkningskammaren via TFP2. Bariummetaborat (BBO) kristaller, PC och QWP kombineras för att bilda en optisk switch som applicerar en periodiskt hög spänning till PC:n för att selektivt fånga fröpulsen och sprida den fram och tillbaka i kaviteten. Den önskade pulsen oscillerar i kaviteten och förstärks effektivt under utbredningen tur och retur genom att finjustera lådans kompressionsperiod.
Waferregenereringsförstärkaren uppvisar bra uteffekt och kommer att spela en viktig roll inom avancerade tillverkningsområden som extrem ultraviolett litografi, attosecond pump source, 3C elektronik och nya energifordon. Samtidigt förväntas waferlasertekniken tillämpas på stora superkraftigalaseranordningar, vilket ger ett nytt experimentellt sätt för bildandet och findetektering av materia på nanoskala rymdskala och femtosekund tidsskala. Med målet att tillgodose landets stora behov kommer projektgruppen att fortsätta fokusera på laserteknologiinnovation, ytterligare bryta igenom beredningen av strategiska högeffektlaserkristaller och effektivt förbättra den oberoende forsknings- och utvecklingskapaciteten hos laserenheter i områdena information, energi, avancerad utrustning och så vidare.