Високопродуктивна надшвидка пластиналазерна технологія
Високої потужностінадшвидкі лазеришироко використовуються в передовому виробництві, інформатиці, мікроелектроніці, біомедицині, національній обороні та військовій галузях, а відповідні наукові дослідження є життєво важливими для сприяння національним науково-технологічним інноваціям та високоякісному розвитку. Тонкозрізовілазерна системаЗавдяки своїм перевагам високої середньої потужності, великої енергії імпульсу та чудової якості променя, він має великий попит у фізиці атосекунд, обробці матеріалів та інших наукових і промислових галузях, і його широко розглядають країни всього світу.
Нещодавно дослідницька група в Китаї використала власно розроблений модуль пластини та технологію регенеративного посилення для досягнення високої продуктивності (висока стабільність, висока потужність, висока якість променя, висока ефективність) надшвидкої пластини.лазервихідна потужність. Завдяки конструкції резонатора регенераційного підсилювача та контролю температури поверхні й механічної стабільності дискового кристала в резонаторі, досягається вихідна лазерна потужність з енергією одного імпульсу >300 мкДж, тривалістю імпульсу <7 пс, середньою потужністю >150 Вт, а найвища ефективність перетворення світло-світло може досягати 61%, що також є найвищою ефективністю оптичного перетворення, зареєстрованою досі. Коефіцієнт якості променя M2 <1,06 при 150 Вт, стабільність протягом 8 годин RMS <0,33%, це досягнення знаменує важливий прогрес у високопродуктивному надшвидкому лазері на пластинах, що надасть більше можливостей для застосування потужних надшвидких лазерів.
Система підсилення з високою частотою повторення та високою потужністю для регенерації пластин
Структура підсилювача лазера на пластині показана на рисунку 1. Вона включає в себе волоконне джерело затравки, тонкошарову лазерну головку та резонатор регенеративного підсилювача. Як джерело затравки використовувався легований ітербієм волоконний генератор із середньою потужністю 15 мВт, центральною довжиною хвилі 1030 нм, шириною імпульсу 7,1 пс та частотою повторення 30 МГц. У лазерній головці на пластині використовується саморобний кристал Yb:YAG діаметром 8,8 мм та товщиною 150 мкм, а також 48-тактна система накачування. Джерело накачування використовує лінійний лазерний диод з нульовим фононом та довжиною хвилі синхронізації 969 нм, що зменшує квантовий дефект до 5,8%. Унікальна структура охолодження може ефективно охолоджувати кристал пластини та забезпечувати стабільність резонатора регенерації. Регенеративний підсилювальний резонатор складається з комірок Поккельса (PC), тонкоплівкових поляризаторів (TFP), чвертьхвильових пластин (QWP) та високостабільного резонатора. Ізолятори використовуються для запобігання зворотному пошкодженню джерела початкового сигналу підсиленим світлом. Для ізоляції вхідних початкових сигналів та підсилених імпульсів використовується ізоляторна структура, що складається з TFP1, ротатора та напівхвильових пластин (HWP). Початковий імпульс потрапляє в камеру регенераційного підсилення через TFP2. Кристали метаборату барію (BBO), PC та QWP об'єднуються, утворюючи оптичний перемикач, який періодично подає високу напругу на PC для вибіркового захоплення початкового імпульсу та поширення його туди-сюди в резонаторі. Бажаний імпульс коливається в резонаторі та ефективно посилюється під час поширення в обидва боки шляхом точного регулювання періоду стиснення блоку.
Підсилювач регенерації пластин демонструє хороші вихідні характеристики та відіграватиме важливу роль у високотехнологічних галузях виробництва, таких як екстремальна ультрафіолетова літографія, атосекундне джерело накачування, 3C-електроніка та транспортні засоби на нових джерелах енергії. Водночас очікується, що технологія лазера на пластинах буде застосована у великих надпотужнихлазерні пристрої, що забезпечує нові експериментальні засоби для формування та точного виявлення матерії в наномасштабі космічного простору та фемтосекундному часовому масштабі. З метою задоволення основних потреб країни, команда проекту продовжуватиме зосереджуватися на інноваціях у лазерних технологіях, подальшому прориві у підготовці стратегічних потужних лазерних кристалів та ефективному вдосконаленні незалежних дослідницьких та розробницьких можливостей лазерних пристроїв у сферах інформації, енергетики, високоякісного обладнання тощо.
Час публікації: 28 травня 2024 р.