Высокопроизводительная сверхбыстрая пластиналазерная технология
Высокая мощностьсверхбыстрые лазерыШироко используются в передовых отраслях производства, информационных технологиях, микроэлектронике, биомедицине, национальной обороне и военном деле, а соответствующие научные исследования жизненно важны для содействия национальным научно-техническим инновациям и высококачественному развитию.лазерная системаБлагодаря своим преимуществам высокой средней мощности, большой энергии импульса и превосходному качеству пучка он пользуется большим спросом в аттосекундной физике, обработке материалов и других научных и промышленных областях и вызывает широкий интерес у стран по всему миру.
Недавно исследовательская группа в Китае использовала разработанный ею модуль пластины и технологию регенеративного усиления для достижения высокой производительности (высокая стабильность, высокая мощность, высокое качество пучка, высокая эффективность) сверхбыстрого процесса обработки пластины.лазерВыходная мощность. Благодаря конструкции регенеративного резонатора усилителя и контролю температуры поверхности и механической стабильности дискового кристалла в резонаторе достигается выходная энергия одиночного импульса лазера >300 мкДж, длительность импульса <7 пс, средняя мощность >150 Вт, а максимальная эффективность преобразования света в свет может достигать 61%, что также является наивысшей на сегодняшний день эффективностью оптического преобразования. Коэффициент качества пучка M2 <1,06 при 150 Вт, среднеквадратичное значение стабильности в течение 8 часов <0,33%. Это достижение знаменует собой важный прогресс в области высокопроизводительных сверхбыстрых лазеров на пластинах, что открывает новые возможности для применения сверхбыстрых лазеров высокой мощности.
Высокая частота повторения, мощная система регенерации пластин
Структура усилителя лазера на пластине показана на рисунке 1. Он включает в себя волоконный источник затравки, тонкослойную лазерную головку и регенеративный усилительный резонатор. В качестве источника затравки использовался легированный иттербием волоконный генератор со средней мощностью 15 мВт, центральной длиной волны 1030 нм, длительностью импульса 7,1 пс и частотой повторения 30 МГц. Головка лазера на пластине использует самодельный кристалл Yb:YAG диаметром 8,8 мм и толщиной 150 мкм с 48-тактной системой накачки. Источник накачки использует бесфононный лазер с длиной волны синхронизации 969 нм, что снижает квантовый дефект до 5,8%. Уникальная структура охлаждения позволяет эффективно охлаждать кристалл пластины и обеспечивать стабильность резонатора регенерации. Регенеративный усилительный резонатор состоит из ячеек Поккельса (PC), тонкопленочных поляризаторов (TFP), четвертьволновых пластин (QWP) и высокостабильного резонатора. Изоляторы используются для предотвращения обратного повреждения источника затравки усиленным светом. Структура изолятора, состоящая из TFP1, вращателя и полуволновых пластин (HWP), используется для изоляции входных затравок и усиленных импульсов. Затравочный импульс поступает в регенеративную усилительную камеру через TFP2. Кристаллы метабората бария (BBO), PC и QWP объединяются, образуя оптический переключатель, который периодически подает высокое напряжение на PC для избирательного захвата затравочного импульса и распространения его вперед и назад в резонаторе. Желаемый импульс осциллирует в резонаторе и эффективно усиливается во время распространения туда и обратно путем точной регулировки периода сжатия корпуса.
Регенерирующий усилитель на пластине демонстрирует хорошие выходные характеристики и будет играть важную роль в таких областях высокотехнологичного производства, как литография в экстремальном ультрафиолете, аттосекундные источники накачки, 3C-электроника и транспортные средства на новых источниках энергии. Ожидается, что технология лазеров на пластине будет применяться в крупных сверхмощных лазерах.лазерные устройства, предоставляя новые экспериментальные средства для формирования и точного обнаружения материи в наномасштабах пространства и фемтосекундном временном диапазоне. Стремясь удовлетворить основные потребности страны, команда проекта продолжит уделять особое внимание инновациям в области лазерных технологий, дальнейшему прорыву в разработке стратегических высокомощных лазерных кристаллов и эффективному повышению возможностей независимых исследований и разработок лазерных устройств в области информации, энергетики, высокотехнологичного оборудования и т. д.
Время публикации: 28 мая 2024 г.