plaquette ultrarapide haute performancetechnologie laser
Haute puissancelasers ultrarapidessont largement utilisées dans la fabrication de pointe, l'information, la microélectronique, la biomédecine, la défense nationale et le domaine militaire, et la recherche scientifique associée est essentielle pour promouvoir l'innovation scientifique et technologique nationale et un développement de haute qualité.système laserGrâce à ses avantages que sont sa puissance moyenne élevée, sa grande énergie d'impulsion et son excellente qualité de faisceau, elle est très demandée en physique attoseconde, en traitement des matériaux et dans d'autres domaines scientifiques et industriels, et elle suscite un vif intérêt dans le monde entier.
Récemment, une équipe de recherche chinoise a utilisé un module de plaquette développé en interne et une technologie d'amplification régénérative pour obtenir une plaquette ultra-rapide à hautes performances (haute stabilité, haute puissance, haute qualité de faisceau, haute efficacité).laserGrâce à la conception de la cavité de l'amplificateur de régénération et au contrôle de la température de surface et de la stabilité mécanique du cristal disque dans la cavité, un laser de sortie présente une énergie d'impulsion unique supérieure à 300 μJ, une largeur d'impulsion inférieure à 7 ps et une puissance moyenne supérieure à 150 W. L'efficacité de conversion optique maximale atteint 61 %, ce qui constitue également l'efficacité de conversion optique la plus élevée rapportée à ce jour. Avec un facteur de qualité de faisceau M² inférieur à 1,06 à 150 W et une stabilité RMS inférieure à 0,33 % sur 8 heures, cette performance représente une avancée majeure dans le domaine des lasers à plaquettes ultrarapides hautes performances et ouvre de nouvelles perspectives pour les applications laser ultrarapides de haute puissance.
Système d'amplification par régénération de plaquettes à haute fréquence de répétition et haute puissance
La structure de l'amplificateur laser sur plaquette est illustrée à la figure 1. Il comprend une source d'amorçage à fibre, une tête laser à tranche mince et une cavité d'amplification régénérative. Un oscillateur à fibre dopée à l'ytterbium, d'une puissance moyenne de 15 mW, d'une longueur d'onde centrale de 1030 nm, d'une largeur d'impulsion de 7,1 ps et d'une fréquence de répétition de 30 MHz, a été utilisé comme source d'amorçage. La tête laser sur plaquette utilise un cristal Yb:YAG de conception interne, de 8,8 mm de diamètre et de 150 µm d'épaisseur, ainsi qu'un système de pompage à 48 impulsions. La source de pompage est une diode laser à raie zéro-phonon, verrouillée à 969 nm, ce qui réduit le défaut quantique à 5,8 %. Un système de refroidissement spécifique permet de refroidir efficacement le cristal de la plaquette et d'assurer la stabilité de la cavité de régénération. La cavité d'amplification régénérative est composée de cellules de Pockels (PC), de polariseurs à couches minces (TFP), de lames quart d'onde (QWP) et d'un résonateur à haute stabilité. Des isolateurs empêchent la lumière amplifiée d'endommager la source d'amorçage. Une structure d'isolation, constituée de TFP1, d'un rotateur et de lames demi-onde (HWP), isole les impulsions d'amorçage et les impulsions amplifiées. L'impulsion d'amorçage pénètre dans la chambre d'amplification régénérative via TFP2. Des cristaux de métaborate de baryum (BBO), la PC et la QWP forment un commutateur optique qui applique une haute tension périodique à la PC afin de capturer sélectivement l'impulsion d'amorçage et de la propager en aller-retour dans la cavité. L'impulsion désirée oscille dans la cavité et est efficacement amplifiée lors de sa propagation aller-retour grâce à un ajustement précis de la période de compression.
L'amplificateur à régénération de plaquettes présente de bonnes performances de sortie et jouera un rôle important dans des domaines de fabrication de pointe tels que la lithographie ultraviolette extrême, les sources de pompage attoseconde, l'électronique 3C et les véhicules à énergies nouvelles. Parallèlement, la technologie laser sur plaquette devrait être appliquée aux systèmes de grande puissance.dispositifs laserCe projet offre une nouvelle méthode expérimentale pour la formation et la détection précise de la matière à l'échelle nanométrique et à l'échelle de la femtoseconde. Afin de répondre aux besoins majeurs du pays, l'équipe de projet continuera de se concentrer sur l'innovation en matière de technologie laser, de progresser dans la préparation de cristaux laser stratégiques de haute puissance et d'améliorer efficacement les capacités de recherche et développement indépendantes des dispositifs laser dans les domaines de l'information, de l'énergie, des équipements de pointe, etc.
Date de publication : 28 mai 2024