Tecnología láser de obleas ultrarrápida de alto rendimiento

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Alta potencialáseres ultrarrápidosSe utilizan ampliamente en la fabricación avanzada, la información, la microelectrónica, la biomedicina, la defensa nacional y el ámbito militar, y la investigación científica pertinente es vital para promover la innovación científica y tecnológica nacional y el desarrollo de alta calidad. Lámina delgadasistema 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 el interés de 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 de 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 superior a 300 μJ, un ancho de pulso inferior a 7 ps y una potencia media superior a 150 W. La eficiencia de conversión luz-luz alcanza el 61%, la más alta registrada hasta la fecha. Con un factor de calidad del haz M² inferior a 1,06 a 150 W y una estabilidad RMS de 8 h inferior al 0,33%, este logro representa un avance significativo en el desarrollo de láseres de oblea ultrarrápidos de alto rendimiento, lo que abre nuevas posibilidades para aplicaciones láser ultrarrápidas de alta potencia.

Sistema de amplificación de regeneración de obleas de alta potencia y alta frecuencia de repetición
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. Se utilizó como fuente de semilla 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 tasa de repetición de 30 MHz. El cabezal láser de oblea utiliza un cristal 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 pulsos. La fuente de bombeo utiliza un diodo láser de línea cero-fonón 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 regenerativa. 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 la 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 de la semilla entra en la cámara de amplificación de regeneración a través de TFP2. Los cristales de metaborato de bario (BBO), el cristal fotónico (PC) y la placa de onda de cuarto de onda (QWP) se combinan para formar un interruptor óptico que aplica un voltaje alto periódico al PC para capturar selectivamente el pulso de la semilla y propagarlo de ida y vuelta en la cavidad. El pulso deseado oscila en la cavidad y se amplifica eficazmente durante la propagación de ida y vuelta mediante el ajuste preciso del 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, las fuentes 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 fuentes de alta potencia.dispositivos láserEste proyecto proporciona un nuevo método experimental para la formación y detección precisa de materia a escala nanométrica y en la escala de tiempo 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, profundizando en la preparación de cristales láser estratégicos de alta potencia y mejorando de forma efectiva la capacidad de investigación y desarrollo independiente de dispositivos láser en los campos de la información, la energía, los equipos de alta gama, etc.