Hoogwaardige, ultrasnelle waferlasertechnologie

Hoogwaardige ultrasnelle waferlasertechnologie
Krachtigultrasnelle lasersworden veelvuldig gebruikt in geavanceerde productie, informatietechnologie, micro-elektronica, biomedicine, nationale defensie en militaire toepassingen, en relevant wetenschappelijk onderzoek is essentieel voor het bevorderen van nationale wetenschappelijke en technologische innovatie en hoogwaardige ontwikkeling.lasersysteemDankzij de voordelen van een hoog gemiddeld vermogen, grote pulsenergie en uitstekende bundelkwaliteit is er grote vraag naar attoseconde-straling in de attoseconde-fysica, materiaalbewerking en andere wetenschappelijke en industriële gebieden, en wordt er wereldwijd veel aandacht aan besteed.
Onlangs heeft een onderzoeksteam in China met behulp van zelfontwikkelde wafermodules en regeneratieve versterkingstechnologie een ultrasnelle wafer met hoge prestaties (hoge stabiliteit, hoog vermogen, hoge bundelkwaliteit, hoog rendement) gerealiseerd.laserDoor het ontwerp van de regeneratieversterkerholte en de controle van de oppervlaktetemperatuur en mechanische stabiliteit van het schijfkristal in de holte, wordt een laseroutput bereikt met een enkelvoudige pulsenergie van >300 μJ, een pulsbreedte van <7 ps en een gemiddeld vermogen van >150 W. De hoogste licht-naar-licht-conversie-efficiëntie kan 61% bereiken, wat tevens de hoogste optische conversie-efficiëntie is die tot nu toe is gerapporteerd. Met een bundelkwaliteitsfactor M2<1,06@150W en een RMS-stabiliteit van <0,33% over 8 uur, markeert deze prestatie een belangrijke vooruitgang in hoogwaardige ultrasnelle waferlasers en biedt het meer mogelijkheden voor ultrasnelle lasertoepassingen met hoog vermogen.

Waferregeneratieversterkingssysteem met hoge herhalingsfrequentie en hoog vermogen
De structuur van de waferlaserversterker is weergegeven in Figuur 1. Deze omvat een vezelbron, een dunne laserkop en een regeneratieve versterkerholte. Als bron werd een met ytterbium gedoteerde vezeloscillator gebruikt met een gemiddeld vermogen van 15 mW, een centrale golflengte van 1030 nm, een pulsbreedte van 7,1 ps en een herhalingsfrequentie van 30 MHz. De waferlaserkop maakt gebruik van een zelfgemaakt Yb:YAG-kristal met een diameter van 8,8 mm en een dikte van 150 µm en een pompsysteem met 48 slagen. De pompbron gebruikt een laserdiode met nul-fononlijn en een lockgolflengte van 969 nm, waardoor het kwantumdefect wordt gereduceerd tot 5,8%. De unieke koelstructuur koelt het waferkristal effectief en zorgt voor de stabiliteit van de regeneratieve holte. De regeneratieve versterkerholte bestaat uit Pockels-cellen (PC), dunnefilmpolarisatoren (TFP), kwartgolfplaten (QWP) en een zeer stabiele resonator. Isolators worden gebruikt om te voorkomen dat versterkt licht de zaadbron beschadigt. Een isolatorstructuur bestaande uit TFP1, een rotator en halfgolfplaten (HWP) wordt gebruikt om de ingangszaadpuls en de versterkte pulsen te isoleren. De zaadpuls komt via TFP2 de regeneratie-versterkingskamer binnen. Bariummetaboraat (BBO)-kristallen, een fotonische kristal (PC) en een kwartgolfplaat (QWP) vormen samen een optische schakelaar die periodiek een hoge spanning op de PC aanlegt om de zaadpuls selectief op te vangen en heen en weer in de holte te propageren. De gewenste puls oscilleert in de holte en wordt effectief versterkt tijdens de heen- en teruggaande propagatie door de compressieperiode van de box nauwkeurig af te stellen.
De waferregeneratieversterker vertoont goede outputprestaties en zal een belangrijke rol spelen in hoogwaardige productiegebieden zoals extreem ultraviolette lithografie, attoseconde-pompbronnen, 3C-elektronica en elektrische voertuigen. Tegelijkertijd wordt verwacht dat de waferlasertechnologie zal worden toegepast in grote, superkrachtige lasers.laserapparatenDit biedt een nieuwe experimentele methode voor de vorming en nauwkeurige detectie van materie op nanoschaal en femtoseconde tijdschaal. Met als doel te voldoen aan de belangrijkste behoeften van het land, zal het projectteam zich blijven richten op innovatie in lasertechnologie, verdere doorbraken realiseren in de ontwikkeling van strategische hoogvermogenlaserkristallen en de onafhankelijke onderzoeks- en ontwikkelingscapaciteit van laserapparatuur op het gebied van informatie, energie, hoogwaardige apparatuur, enzovoort, effectief verbeteren.