Tecnología láser de obleas ultrarrápidas de alto rendimiento

Oblea ultrarrápida de alto rendimientotecnología láser
Alta potencialáseres ultrarrápidosSe utilizan ampliamente en la fabricación avanzada, la información, la microelectrónica, la biomedicina, la defensa nacional y los campos militares, y la investigación científica pertinente es vital para promover la innovación científica y tecnológica nacional y el desarrollo de alta calidad.sistema láserGracias a sus ventajas de alta potencia media, gran energía de pulso y excelente calidad de haz, tiene una gran demanda en la física de attosegundos, el procesamiento de materiales y otros campos científicos e industriales, y ha despertado un gran interés en países de todo el mundo.
Recientemente, un equipo de investigación en China ha utilizado un módulo de oblea de desarrollo propio y tecnología de amplificación regenerativa para lograr una oblea ultrarrápida de alto rendimiento (alta estabilidad, alta potencia, alta calidad del haz, alta eficiencia).láserMediante el diseño de la cavidad del amplificador de regeneración y el control de la temperatura superficial y la estabilidad mecánica del cristal de disco en la cavidad, se logra una salida láser con una energía de pulso único >300 μJ, un ancho de pulso <7 ps y una potencia promedio >150 W. La eficiencia de conversión de luz a luz más alta alcanza el 61%, la mayor eficiencia de conversión óptica reportada hasta la fecha. El factor de calidad del haz M2<1,06@150W y la estabilidad RMS de 8 h son <0,33%. Este logro representa un importante avance en el campo de los láseres ultrarrápidos de oblea de alto rendimiento, lo que abre nuevas posibilidades para aplicaciones de láseres ultrarrápidos de alta potencia.

Sistema de amplificación de regeneración de obleas de alta frecuencia de repetición y alta potencia
La estructura del amplificador láser de oblea se muestra en la Figura 1. Incluye una fuente de semilla de fibra, un cabezal láser de lámina delgada y una cavidad amplificadora regenerativa. Como fuente de semilla se utilizó un oscilador de fibra dopada con iterbio con una potencia promedio de 15 mW, una longitud de onda central de 1030 nm, un ancho de pulso de 7,1 ps y una frecuencia de repetición de 30 MHz. El cabezal láser de oblea utiliza un cristal de Yb:YAG de fabricación propia con un diámetro de 8,8 mm y un espesor de 150 µm, y un sistema de bombeo de 48 carreras. La fuente de bombeo utiliza un diodo láser de línea cero fonónica con una longitud de onda de bloqueo de 969 nm, lo que reduce el defecto cuántico al 5,8 %. La estructura de refrigeración única permite enfriar eficazmente el cristal de oblea y garantizar la estabilidad de la cavidad de regeneración. La cavidad amplificadora regenerativa consta de celdas de Pockels (PC), polarizadores de película delgada (TFP), placas de cuarto de onda (QWP) y un resonador de alta estabilidad. Los aisladores se utilizan para evitar que la luz amplificada dañe la fuente de semilla. Una estructura de aislador compuesta por TFP1, un rotador y placas de media onda (HWP) se utiliza para aislar las semillas de entrada y los pulsos amplificados. El pulso semilla entra en la cámara de amplificación regenerativa a través de TFP2. Los cristales de metaborato de bario (BBO), el PC y la QWP se combinan para formar un interruptor óptico que aplica un alto voltaje periódico al PC para capturar selectivamente el pulso semilla y propagarlo de un lado a otro en la cavidad. El pulso deseado oscila en la cavidad y se amplifica eficazmente durante la propagación de ida y vuelta ajustando con precisión el período de compresión de la caja.
El amplificador de regeneración de obleas muestra un buen rendimiento de salida y desempeñará un papel importante en campos de fabricación de alta gama como la litografía ultravioleta extrema, la fuente de bombeo de attosegundos, la electrónica 3C y los vehículos de nueva energía. Al mismo tiempo, se espera que la tecnología láser de obleas se aplique a grandes superpotentesdispositivos láserEste proyecto proporciona un nuevo método experimental para la formación y detección precisa de materia a escala nanométrica y en la escala temporal de femtosegundos. Con el objetivo de satisfacer las principales necesidades del país, el equipo del proyecto seguirá centrándose en la innovación de la tecnología láser, impulsando avances significativos en la preparación de cristales láser estratégicos de alta potencia y mejorando eficazmente la capacidad de investigación y desarrollo independiente de dispositivos láser en los campos de la información, la energía, los equipos de alta gama, entre otros.