Wafer ad alte prestazioni e ultravelocitecnologia laser
Alta potenzalaser ultrarapidisono ampiamente utilizzati nella produzione avanzata, nell'informatica, nella microelettronica, nella biomedicina, nella difesa nazionale e nei settori militari, e la relativa ricerca scientifica è vitale per promuovere l'innovazione scientifica e tecnologica nazionale e lo sviluppo di alta qualità. Fetta sottilesistema laserGrazie ai suoi vantaggi in termini di elevata potenza media, grande energia dell'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 oggetto di ampio interesse da parte di paesi di tutto il mondo.
Recentemente, un team di ricerca in Cina ha utilizzato un modulo wafer sviluppato internamente e una tecnologia di amplificazione rigenerativa per ottenere wafer ultraveloci ad alte prestazioni (alta stabilità, alta potenza, alta qualità del fascio, alta 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 di impulso singolo >300 μJ, larghezza dell'impulso <7 ps, potenza media >150 W e la massima efficienza di conversione luce-luce può raggiungere il 61%, che è anche la massima efficienza di conversione ottica riportata finora. Il fattore di qualità del fascio M2<1,06@150W, stabilità RMS a 8 ore<0,33%, questo risultato segna un importante progresso nel laser a wafer ultraveloce ad alte prestazioni, che fornirà maggiori possibilità per applicazioni laser ultraveloci ad alta potenza.
Sistema di amplificazione per la rigenerazione di wafer ad alta frequenza di ripetizione e alta potenza
La struttura dell'amplificatore laser a wafer è mostrata in Figura 1. Comprende una sorgente di seed a fibra, una testa laser a fetta sottile e una cavità di amplificazione rigenerativa. Come sorgente di seed è stato utilizzato un oscillatore a fibra drogata con ittrio 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 frequenza di ripetizione di 30 MHz. La testa laser a wafer utilizza un cristallo Yb:YAG autocostruito con un diametro di 8,8 mm e uno spessore di 150 µm e un sistema di pompaggio a 48 impulsi. La sorgente di pompaggio utilizza un diodo laser a linea zero-fonone 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), lamine a quarto d'onda (QWP) e un risonatore ad alta stabilità. Gli isolatori vengono utilizzati per impedire che la luce amplificata danneggi la sorgente di seed. Una struttura di isolamento composta da TFP1, un rotatore e lamine a mezza onda (HWP) viene utilizzata per isolare i seed in ingresso e gli impulsi amplificati. L'impulso di seed entra nella camera di amplificazione rigenerativa tramite TFP2. Cristalli di metaborato di bario (BBO), PC e QWP si combinano per formare un interruttore ottico che applica periodicamente un'alta tensione al PC per catturare selettivamente l'impulso di 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 del wafer mostra buone prestazioni di uscita e svolgerà un ruolo importante in settori di produzione 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 del wafer venga applicata a grandi super potentidispositivi laser, fornendo un nuovo mezzo sperimentale per la formazione e la rilevazione precisa della materia su scala spaziale nanometrica e su scala temporale del femtosecondo. Con l'obiettivo di soddisfare le principali esigenze del paese, il team di progetto continuerà a concentrarsi sull'innovazione della tecnologia laser, a compiere ulteriori progressi 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'informatica, dell'energia, delle apparecchiature di fascia alta e così via.
Data di pubblicazione: 28 maggio 2024