Ultraszybki wafel o wysokiej wydajnościtechnologia laserowa
Wysoka mocultraszybkie laserysą szeroko stosowane w zaawansowanej produkcji, informacji, mikroelektronice, biomedycynie, obronie narodowej i dziedzinach wojskowych, a odpowiednie badania naukowe są niezbędne do promowania krajowych innowacji naukowych i technologicznych oraz rozwoju wysokiej jakości. Cienki plasterekukład laserowydzięki swoim zaletom, jakim jest wysoka moc średnia, duża energia impulsu i doskonała jakość wiązki, cieszy się dużym zainteresowaniem w fizyce attosekundowej, obróbce materiałów i innych dziedzinach nauki i przemysłu, co wzbudziło szerokie zainteresowanie krajów na całym świecie.
Niedawno zespół badawczy w Chinach wykorzystał samodzielnie opracowany moduł waflowy i technologię wzmacniania regeneracyjnego, aby uzyskać ultraszybki wafel o wysokiej wydajności (wysoka stabilność, duża moc, wysoka jakość wiązki, wysoka wydajność)laserwyjście. Poprzez zaprojektowanie wnęki wzmacniacza regeneracji oraz kontrolę temperatury powierzchni i stabilności mechanicznej kryształu dysku we wnęce, osiąga się moc wyjściową lasera o energii pojedynczego impulsu > 300 μJ, szerokości impulsu < 7 ps, średniej mocy > 150 W , a najwyższa wydajność konwersji światła na światło może osiągnąć 61%, co jest również najwyższą odnotowaną dotychczas wydajnością konwersji optycznej. Współczynnik jakości wiązki M2 <1,06 przy 150 W, stabilność RMS przez 8 godzin <0,33%, osiągnięcie to oznacza ważny postęp w dziedzinie wysokowydajnego ultraszybkiego lasera waflowego, który zapewni więcej możliwości w zastosowaniach ultraszybkiego lasera o dużej mocy.
Wysoka częstotliwość powtarzania, system wzmacniania regeneracji płytek o dużej mocy
Strukturę wzmacniacza lasera waflowego pokazano na rysunku 1. Zawiera on źródło zarodków włókien, głowicę lasera cienkowarstwowego i wnękę wzmacniacza regeneracyjnego. Jako źródło początkowe zastosowano oscylator światłowodowy domieszkowany iterbem o średniej mocy 15 mW, centralnej długości fali 1030 nm, szerokości impulsu 7,1 ps i częstotliwości powtarzania 30 MHz. W głowicy lasera waflowego zastosowano domowej roboty kryształ Yb:YAG o średnicy 8,8 mm i grubości 150 µm oraz 48-suwowy system pompowania. Źródło pompy wykorzystuje linię zerofononową LD o długości fali blokady 969 nm, co zmniejsza defekt kwantowy do 5,8%. Unikalna struktura chłodząca może skutecznie chłodzić kryształ wafla i zapewniać stabilność wnęki regeneracyjnej. Wnęka wzmacniająca regeneracyjna składa się z ogniw Pockelsa (PC), polaryzatorów cienkowarstwowych (TFP), płytek ćwierćfalowych (QWP) i rezonatora o wysokiej stabilności. Izolatory służą do zapobiegania odwrotnemu uszkodzeniu źródła nasion przez wzmocnione światło. Struktura izolatora składająca się z TFP1, rotatora i płytek półfalowych (HWP) służy do izolowania wejściowych zarodków i wzmocnionych impulsów. Impuls nasion wchodzi do komory amplifikacji regeneracji poprzez TFP2. Kryształy metaboranu baru (BBO), PC i QWP łączą się, tworząc przełącznik optyczny, który okresowo przykłada wysokie napięcie do komputera PC w celu selektywnego wychwytywania impulsu zarodkowego i propagowania go tam i z powrotem we wnęce. Pożądany impuls oscyluje we wnęce i jest skutecznie wzmacniany podczas propagacji w obie strony poprzez precyzyjną regulację okresu kompresji skrzynki.
Wzmacniacz regenerujący płytki charakteryzuje się dobrą wydajnością wyjściową i będzie odgrywał ważną rolę w zaawansowanych dziedzinach produkcyjnych, takich jak litografia w ekstremalnym ultrafiolecie, źródło pompy attosekundowej, elektronika 3C i nowe pojazdy energetyczne. Jednocześnie oczekuje się, że technologia lasera waflowego zostanie zastosowana w przypadku dużych, supermocnych urządzeńurządzenia laserowe, zapewniając nowe środki eksperymentalne do tworzenia i dokładnego wykrywania materii w nanoskali kosmicznej i femtosekundowej skali czasu. Mając na celu zaspokojenie głównych potrzeb kraju, zespół projektowy będzie w dalszym ciągu skupiał się na innowacjach technologii laserowej, dalszym przełomie w przygotowaniu strategicznych kryształów laserowych o dużej mocy oraz skutecznie poprawiał niezależne możliwości badawczo-rozwojowe urządzeń laserowych w dziedzinach informacji, energii, sprzętu wysokiej klasy i tak dalej.
Czas publikacji: 28 maja 2024 r