Wafer ultraveloce ad alte prestazionitecnologia laser
Alta potenzalaser ultravelociSono ampiamente utilizzati nella produzione avanzata, nell'informatica, nella microelettronica, nella biomedicina, nella difesa nazionale e nei settori militari, e la ricerca scientifica pertinente è fondamentale per promuovere l'innovazione scientifica e tecnologica nazionale e lo sviluppo di alta qualità.sistema laserGrazie ai suoi vantaggi di elevata potenza media, grande energia di impulso ed eccellente qualità del fascio, è molto richiesto nella fisica degli attosecondi, nella lavorazione dei materiali e in altri campi scientifici e industriali, ed è stato ampiamente preso in considerazione da paesi in tutto il mondo.
Di recente, un team di ricerca in Cina ha utilizzato un modulo wafer auto-sviluppato e una tecnologia di amplificazione rigenerativa per ottenere wafer ultraveloci ad alte prestazioni (elevata stabilità, elevata potenza, elevata qualità del fascio, elevata efficienza).laserUscita. Grazie alla progettazione della cavità dell'amplificatore di rigenerazione e al controllo della temperatura superficiale e della stabilità meccanica del cristallo a disco nella cavità, si ottiene un'uscita laser con energia a singolo impulso >300 μJ, larghezza d'impulso <7 ps, potenza media >150 W, e la massima efficienza di conversione luce-luce può raggiungere il 61%, che è anche la più alta efficienza di conversione ottica finora riportata. Con un fattore di qualità del fascio M2 <1,06 a 150 W e una stabilità RMS a 8 ore <0,33%, questo risultato segna un importante progresso nel campo dei laser wafer ultraveloci ad alte prestazioni, che offrirà maggiori possibilità per applicazioni laser ultraveloci ad alta potenza.
Sistema di amplificazione di rigenerazione dei wafer ad alta frequenza di ripetizione e alta potenza
La struttura dell'amplificatore laser a wafer è mostrata in Figura 1. Include una sorgente seed in fibra, una testa laser a fetta sottile e una cavità di amplificatore rigenerativo. Come sorgente seed è stato utilizzato un oscillatore in fibra drogato con itterbio con una potenza media di 15 mW, una lunghezza d'onda centrale di 1030 nm, una larghezza d'impulso di 7,1 ps e una frequenza di ripetizione di 30 MHz. La testa laser a wafer utilizza un cristallo Yb:YAG artigianale con un diametro di 8,8 mm e uno spessore di 150 µm e un sistema di pompaggio a 48 corse. La sorgente di pompaggio utilizza un LD a linea zero-fononica con una lunghezza d'onda di blocco di 969 nm, che riduce il difetto quantico 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 composta 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 inversamente la sorgente seed. Una struttura isolante composta da TFP1, rotatore e piastre a semionda (HWP) viene utilizzata per isolare i seed di ingresso e gli impulsi amplificati. L'impulso seed entra nella camera di amplificazione di 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 alla PC per catturare selettivamente l'impulso seed 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 wafer mostra buone prestazioni di uscita e svolgerà un ruolo importante in settori manifatturieri di fascia alta come la litografia ultravioletta estrema, la sorgente di pompaggio ad attosecondi, l'elettronica 3C e i veicoli a nuova energia. Allo stesso tempo, si prevede che la tecnologia laser a wafer verrà applicata a grandi dispositivi superpotenti.dispositivi laser, fornendo un nuovo strumento sperimentale per la formazione e la rilevazione precisa della materia su scala spaziale nanometrica e su scala temporale femtosecondaria. Con l'obiettivo di soddisfare le principali esigenze del Paese, il team di progetto continuerà a concentrarsi sull'innovazione della tecnologia laser, a progredire ulteriormente nella preparazione di cristalli laser strategici ad alta potenza e a migliorare efficacemente la capacità di ricerca e sviluppo indipendente di dispositivi laser nei settori dell'informazione, dell'energia, delle apparecchiature di fascia alta e così via.
Data di pubblicazione: 28 maggio 2024