Tecnoloxía láser de oblea ultrarrápida de alto rendemento

Oblea ultrarrápida de alto rendementotecnoloxía láser
Alta potencialáseres ultrarrápidosson amplamente utilizados na fabricación avanzada, a información, a microelectrónica, a biomedicina, a defensa nacional e os campos militares, e a investigación científica relevante é vital para promover a innovación científica e tecnolóxica nacional e o desenvolvemento de alta calidade. Corte finosistema láserCoas súas vantaxes de alta potencia media, gran enerxía de pulso e excelente calidade do feixe, ten unha gran demanda na física de atosegundos, no procesamento de materiais e noutros campos científicos e industriais, e foi amplamente preocupado por países de todo o mundo.
Recentemente, un equipo de investigación na China empregou un módulo de obleas de desenvolvemento propio e tecnoloxía de amplificación rexenerativa para lograr obleas ultrarrápidas de alto rendemento (alta estabilidade, alta potencia, alta calidade de feixe, alta eficiencia)lásersaída. Mediante o deseño da cavidade do amplificador de rexeneración e o control da temperatura superficial e a estabilidade mecánica do cristal do disco na cavidade, conséguese unha saída láser de enerxía de pulso único >300 μJ, ancho de pulso <7 ps, potencia media >150 W, e a maior eficiencia de conversión de luz a luz pode alcanzar o 61 %, que tamén é a maior eficiencia de conversión óptica rexistrada ata o de agora. O factor de calidade do feixe M2 <1,06 a 150 W e a estabilidade de 8 h RMS <0,33 %, este logro marca un importante progreso no láser de oblea ultrarrápido de alto rendemento, que proporcionará máis posibilidades para aplicacións láser ultrarrápidas de alta potencia.

Sistema de amplificación de rexeneración de obleas de alta potencia e alta frecuencia de repetición
A estrutura do amplificador láser de oblea móstrase na Figura 1. Inclúe unha fonte de semente de fibra, un cabezal láser de corte fino e unha cavidade amplificadora rexenerativa. Como fonte de semente utilizouse un oscilador de fibra dopado con iterbio cunha potencia media de 15 mW, unha lonxitude de onda central de 1030 nm, un ancho de pulso de 7,1 ps e unha taxa de repetición de 30 MHz. O cabezal láser da oblea usa un cristal Yb:YAG caseiro cun diámetro de 8,8 mm e un grosor de 150 µm e un sistema de bombeo de 48 tempos. A fonte de bombeo usa unha liña LD de fonón cero cunha lonxitude de onda de bloqueo de 969 nm, o que reduce o defecto cuántico ao 5,8 %. A estrutura de arrefriamento única pode arrefriar eficazmente o cristal da oblea e garantir a estabilidade da cavidade de rexeneración. A cavidade amplificadora rexenerativa consta de celas de Pockels (PC), polarizadores de película fina (TFP), placas de cuarto de onda (QWP) e un resonador de alta estabilidade. Os illadores utilízanse para evitar que a luz amplificada dane a fonte de sementes de forma inversa. Unha estrutura illante que consiste en TFP1, Rotator e Placas de Media Onda (HWP) utilízase para illar as sementes de entrada e os pulsos amplificados. O pulso de semente entra na cámara de amplificación de rexeneración a través de TFP2. Os cristais de metaborato de bario (BBO), PC e QWP combínanse para formar un interruptor óptico que aplica unha alta tensión periodicamente ao PC para capturar selectivamente o pulso de sementes e propagalo de ida e volta na cavidade. O pulso desexado oscila na cavidade e amplifícase eficazmente durante a propagación de ida e volta axustando finamente o período de compresión da caixa.
O amplificador de rexeneración de obleas mostra un bo rendemento de saída e desempeñará un papel importante en campos de fabricación de alta gama como a litografía ultravioleta extrema, a fonte de bombeo de atosegundos, a electrónica 3C e os vehículos de novas enerxías. Ao mesmo tempo, espérase que a tecnoloxía láser de obleas se aplique a grandes superpotentes...dispositivos láser, proporcionando un novo medio experimental para a formación e detección precisa de materia na escala espacial nanométrica e na escala temporal de femtosegundos. Co obxectivo de atender as principais necesidades do país, o equipo do proxecto seguirá centrándose na innovación da tecnoloxía láser, avanzando aínda máis na preparación de cristais láser estratéxicos de alta potencia e mellorando eficazmente a capacidade independente de investigación e desenvolvemento de dispositivos láser nos campos da información, a enerxía, os equipos de alta gama, etc.