Højtydende ultrahurtig waferlaserteknologi

Højtydende ultrahurtig waferlaserteknologi
Høj effektultrahurtige lasereanvendes i vid udstrækning inden for avanceret fremstilling, information, mikroelektronik, biomedicin, nationalt forsvar og militære områder, og relevant videnskabelig forskning er afgørende for at fremme national videnskabelig og teknologisk innovation og udvikling af høj kvalitet. TyndskivelasersystemMed sine fordele ved høj gennemsnitseffekt, stor pulsenergi og fremragende strålekvalitet er der stor efterspørgsel inden for attosekundfysik, materialeforarbejdning og andre videnskabelige og industrielle områder og har været bredt berørt af lande over hele verden.
For nylig har et forskerhold i Kina brugt et selvudviklet wafermodul og regenerativ forstærkningsteknologi til at opnå ultrahurtige wafere med høj ydeevne (høj stabilitet, høj effekt, høj strålekvalitet, høj effektivitet).laseroutput. Gennem designet af regenereringsforstærkerhulrummet og styringen af ​​overfladetemperaturen og den mekaniske stabilitet af skivekrystallen i hulrummet opnås en laseroutput på en enkelt pulsenergi >300 μJ, en pulsbredde <7 ps, en gennemsnitlig effekt >150 W, og den højeste lys-til-lys-konverteringseffektivitet kan nå 61%, hvilket også er den højeste optiske konverteringseffektivitet, der hidtil er rapporteret. Med en strålekvalitetsfaktor M2 <1,06 @ 150W og en 8 timers stabilitet RMS <0,33% markerer denne præstation et vigtigt fremskridt inden for højtydende ultrahurtige waferlasere, hvilket vil give flere muligheder for ultrahurtige laserapplikationer med høj effekt.

Høj repetitionsfrekvens, højeffekt waferregenereringsforstærkningssystem
Strukturen af ​​waferlaserforstærkeren er vist i figur 1. Den omfatter en fiberfrøkilde, et tyndskivelaserhoved og et regenerativt forstærkerhulrum. En ytterbium-doteret fiberoscillator med en gennemsnitlig effekt på 15 mW, en central bølgelængde på 1030 nm, en pulsbredde på 7,1 ps og en repetitionshastighed på 30 MHz blev brugt som frøkilde. Waferlaserhovedet bruger en hjemmelavet Yb:YAG-krystal med en diameter på 8,8 mm og en tykkelse på 150 µm og et 48-takts pumpesystem. Pumpekilden bruger en nul-fonon linje LD med en 969 nm låsebølgelængde, hvilket reducerer kvantedefekten til 5,8%. Den unikke kølestruktur kan effektivt køle waferkrystallen og sikre stabiliteten af ​​regenereringshulrummet. Det regenerative forstærkningshulrum består af Pockels-celler (PC), tyndfilmspolarisatorer (TFP), kvartbølgeplader (QWP) og en højstabilitetsresonator. Isolatorer bruges til at forhindre forstærket lys i at beskadige frøkilden baglæns. En isolatorstruktur bestående af TFP1, rotator- og halvbølgeplader (HWP) bruges til at isolere inputfrø og forstærkede pulser. Frøpulsen kommer ind i regenereringsforstærkningskammeret via TFP2. Bariummetaborat (BBO)-krystaller, PC og QWP kombineres for at danne en optisk kontakt, der påfører en periodisk høj spænding til PC'en for selektivt at opfange frøpulsen og udbrede den frem og tilbage i hulrummet. Den ønskede puls oscillerer i hulrummet og forstærkes effektivt under frem- og tilbageudbredelsen ved at finjustere kassens kompressionsperiode.
Waferregenereringsforstærkeren viser god outputydelse og vil spille en vigtig rolle inden for avancerede produktionsområder såsom ekstrem ultraviolet litografi, attosekund-pumpekilde, 3C-elektronik og nye energikøretøjer. Samtidig forventes waferlaserteknologien at blive anvendt på store superkraftfuldelaserenheder, der giver et nyt eksperimentelt middel til dannelse og findetektering af stof på nanoskala-rumskalaen og femtosekund-tidsskalaen. Med det mål at imødekomme landets store behov vil projektteamet fortsat fokusere på innovation inden for laserteknologi, yderligere bryde igennem fremstillingen af ​​strategiske højtydende laserkrystaller og effektivt forbedre laserudstyrs uafhængige forsknings- og udviklingskapacitet inden for information, energi, avanceret udstyr og så videre.