Wafer ultraveloce ad alte prestazionitecnologia laser
Alta potenzalaser ultravelocisono ampiamente utilizzati nella produzione avanzata, nell’informazione, nella microelettronica, nella biomedicina, nella difesa nazionale e nei campi militari, e la ricerca scientifica pertinente è vitale per promuovere l’innovazione scientifica e tecnologica nazionale e lo sviluppo di alta qualità. A fetta sottilesistema lasercon i suoi vantaggi di elevata potenza media, grande energia di impulso ed eccellente qualità del raggio, è molto richiesto nella fisica degli attosecondi, nella lavorazione dei materiali e in altri campi scientifici e industriali, ed è stato ampiamente interessato da paesi di tutto il mondo.
Recentemente, un gruppo di ricerca in Cina ha utilizzato un modulo wafer auto-sviluppato e una tecnologia di amplificazione rigenerativa per ottenere wafer ultraveloci ad alte prestazioni (alta stabilità, alta potenza, alta qualità del fascio, alta efficienza)laserproduzione. Attraverso la progettazione della cavità dell'amplificatore di rigenerazione e il controllo della temperatura superficiale e della stabilità meccanica del disco di cristallo nella cavità, si ottiene l'emissione laser di energia di impulso singolo > 300 μJ, larghezza di impulso < 7 ps, potenza media > 150 W e la più alta efficienza di conversione da luce a luce può raggiungere il 61%, che è anche la più alta efficienza di conversione ottica riportata finora. Il fattore di qualità del raggio M2 <1,06 a 150 W, stabilità a 8 ore RMS <0,33%, questo risultato segna un importante progresso nel laser wafer ultraveloce ad alte prestazioni, che fornirà maggiori possibilità per applicazioni laser ultraveloci ad alta potenza.
Alta frequenza di ripetizione, sistema di amplificazione di rigenerazione del wafer ad alta potenza
La struttura dell'amplificatore laser wafer è mostrata nella Figura 1. Comprende una sorgente di semi di fibra, una testa laser a fetta sottile e una cavità dell'amplificatore rigenerativo. Come sorgente seed è stato utilizzato un oscillatore in fibra drogata con itterbio con una potenza media di 15 mW, una lunghezza d'onda centrale di 1030 nm, una larghezza di impulso di 7,1 ps e una velocità di ripetizione di 30 MHz. La testa laser wafer utilizza un cristallo Yb:YAG fatto in casa con un diametro di 8,8 mm e uno spessore di 150 µm e un sistema di pompaggio a 48 tempi. La sorgente della pompa utilizza una linea LD a zero fononi con una lunghezza d'onda di blocco di 969 nm, che riduce il difetto quantistico al 5,8%. L'esclusiva struttura di raffreddamento può raffreddare efficacemente il cristallo del wafer e garantire la stabilità della cavità di rigenerazione. La cavità di amplificazione rigenerativa è costituita da celle di Pockels (PC), polarizzatori a film sottile (TFP), piastre a quarto d'onda (QWP) e un risonatore ad alta stabilità. Gli isolatori vengono utilizzati per impedire che la luce amplificata danneggi in modo inverso la fonte del seme. Una struttura isolatore composta da TFP1, rotatore e piastre a semionda (HWP) viene utilizzata per isolare i semi di ingresso e gli impulsi amplificati. L'impulso seed entra nella camera di amplificazione della rigenerazione tramite TFP2. Cristalli di metaborato di bario (BBO), PC e QWP si combinano per formare un interruttore ottico che applica una tensione periodicamente elevata al PC per catturare selettivamente l'impulso seme e propagarlo avanti e indietro nella cavità. L'impulso desiderato oscilla nella cavità e viene amplificato efficacemente durante la propagazione di andata e ritorno regolando finemente il periodo di compressione della scatola.
L'amplificatore di rigenerazione del wafer mostra buone prestazioni di uscita e svolgerà un ruolo importante in campi di produzione di fascia alta come la litografia ultravioletta estrema, la sorgente della pompa ad attosecondi, l'elettronica 3C e i nuovi veicoli energetici. Allo stesso tempo, si prevede che la tecnologia laser wafer verrà applicata a grandi superpotentidispositivi laser, fornendo un nuovo mezzo sperimentale per la formazione e il rilevamento preciso della materia su scala spaziale nanometrica e su scala temporale dei femtosecondi. Con l'obiettivo di soddisfare le principali esigenze del paese, il team del progetto continuerà a concentrarsi sull'innovazione della tecnologia laser, a fare ulteriori passi avanti nella preparazione di cristalli laser strategici ad alta potenza e a migliorare efficacemente la capacità di ricerca e sviluppo indipendente di dispositivi laser in i campi dell’informazione, dell’energia, delle apparecchiature di fascia alta e così via.
Orario di pubblicazione: 28 maggio 2024