Plaquette ultra-rapide haute performancetechnologie laser
Haute puissancelasers ultrarapidessont largement utilisés dans la fabrication de pointe, l'information, la microélectronique, la biomédecine, la défense nationale et les domaines militaires, et la recherche scientifique pertinente est essentielle pour promouvoir l'innovation scientifique et technologique nationale et un développement de haute qualité.système laserAvec ses avantages de puissance moyenne élevée, d'énergie d'impulsion importante et d'excellente qualité de faisceau, il est très demandé dans la physique de l'attoseconde, le traitement des matériaux et d'autres domaines scientifiques et industriels, et a été largement pris en compte par les pays du monde entier.
Récemment, une équipe de recherche en Chine a utilisé un module de plaquette développé par ses soins et une technologie d'amplification régénérative pour obtenir une plaquette ultra-rapide à hautes performances (stabilité élevée, puissance élevée, qualité de faisceau élevée, rendement élevé).laserSortie. Grâce 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 de disque dans la cavité, une sortie laser d'énergie d'impulsion unique > 300 μJ, de largeur d'impulsion < 7 ps et de puissance moyenne > 150 W est obtenue, et le rendement de conversion lumière-lumière le plus élevé peut atteindre 61 %, ce qui est également le rendement de conversion optique le plus élevé enregistré à ce jour. Le facteur de qualité du faisceau M2 < 1,06 à 150 W et la stabilité RMS sur 8 h < 0,33 % constituent une avancée importante dans le domaine des lasers à plaquettes ultrarapides hautes performances, qui offriront de nouvelles possibilités pour les applications laser ultrarapides de haute puissance.
Système d'amplification de régénération de plaquettes à haute fréquence de répétition et haute puissance
La structure de l'amplificateur laser pour wafer est illustrée à la figure 1. Il comprend une source d'amorçage à fibre, une tête laser à lame 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 pour wafer utilise un cristal Yb:YAG de fabrication artisanale, d'un diamètre de 8,8 mm et d'une épaisseur de 150 µm, ainsi qu'un système de pompage à 48 temps. La source de pompage utilise un LD à ligne zéro phonon avec une longueur d'onde de verrouillage de 969 nm, ce qui réduit le défaut quantique à 5,8 %. La structure de refroidissement unique permet de refroidir efficacement le cristal de wafer et d'assurer la stabilité de la cavité de régénération. La cavité amplificatrice régénérative est composée de cellules de Pockels (PC), de polariseurs à couches minces (TFP), de lames quart d'onde (QWP) et d'un résonateur haute stabilité. Des isolateurs empêchent la lumière amplifiée d'endommager la source d'amorçage. Une structure d'isolateur composée de TFP1, d'un rotateur et de lames demi-onde (HWP) isole les impulsions d'entrée et les impulsions amplifiées. L'impulsion d'amorçage pénètre dans la chambre d'amplification régénérative via TFP2. Les cristaux de métaborate de baryum (BBO), le PC et les QWP se combinent pour former un commutateur optique qui applique périodiquement une haute tension au PC afin de capturer sélectivement l'impulsion d'amorçage et de la propager dans la cavité. L'impulsion souhaitée oscille dans la cavité et est amplifiée efficacement pendant la propagation aller-retour grâce à un réglage précis de la période de compression du boîtier.
L'amplificateur de régénération de wafer affiche de bonnes performances de sortie et jouera un rôle important dans les secteurs de la fabrication haut de gamme tels que la lithographie ultraviolette extrême, la source de pompage attoseconde, l'électronique 3C et les véhicules à énergies nouvelles. Parallèlement, la technologie laser de wafer devrait être appliquée aux superpuissants de grande taille.appareils laser, offrant un nouveau moyen expérimental pour la formation et la détection fine de la matière à l'échelle nanométrique et à l'échelle de temps femtoseconde. Afin de répondre aux principaux besoins du pays, l'équipe du projet continuera de se concentrer sur l'innovation technologique laser, de progresser dans la préparation de cristaux laser stratégiques de haute puissance et d'améliorer efficacement les capacités de recherche et développement indépendantes de dispositifs laser dans les domaines de l'information, de l'énergie, des équipements haut de gamme, etc.
Date de publication : 28 mai 2024