고성능 초고속 웨이퍼 레이저 기술

고성능 초고속 웨이퍼레이저 기술
고전력초고속 레이저첨단 제조, 정보, 마이크로 전자 공학, 생물 의학, 국방 및 군사 분야에서 널리 사용되며 관련 과학 연구는 국가 과학 기술 혁신과 고품질 개발을 촉진하는 데 필수적입니다. 얇게 썬 것레이저 시스템높은 평균 전력, 큰 펄스 에너지 및 탁월한 빔 품질이라는 장점으로 인해 아토초 물리학, 재료 가공 및 기타 과학 및 산업 분야에서 큰 수요가 있으며 전 세계 국가에서 널리 관심을 가져 왔습니다.
최근 중국 연구팀은 자체 개발한 웨이퍼 모듈과 재생 증폭 기술을 활용해 고성능(고안정성, 고출력, 고빔 품질, 고효율) 초고속 웨이퍼를 구현했다.원자 램프산출. 재생 증폭기 캐비티의 설계와 캐비티 내 디스크 크리스탈의 표면 온도 및 기계적 안정성 제어를 통해 단일 펄스 에너지 >300μJ, 펄스 폭 <7ps, 평균 출력 >150W의 레이저 출력이 달성됩니다. , 가장 높은 광-광 변환 효율은 61%에 도달할 수 있으며, 이는 지금까지 보고된 가장 높은 광 변환 효율이기도 합니다. 빔 품질 계수 M2<1.06@150W, 8시간 안정성 RMS<0.33%인 이 성과는 고성능 초고속 웨이퍼 레이저에서 중요한 진전을 나타내며 고출력 초고속 레이저 응용 분야에 더 많은 가능성을 제공할 것입니다.

높은 반복주파수, 고출력 웨이퍼 재생 증폭 시스템
웨이퍼 레이저 증폭기의 구조는 그림 1에 나와 있습니다. 이는 섬유 시드 소스, 얇은 슬라이스 레이저 헤드 및 재생 증폭기 캐비티를 포함합니다. 평균 전력 15mW, 중심 파장 1030nm, 펄스 폭 7.1ps 및 반복 속도 30MHz를 갖는 이터븀 도핑 광섬유 발진기가 시드 소스로 사용되었습니다. 웨이퍼 레이저 헤드는 직경 8.8mm, 두께 150μm 및 48행정 펌핑 시스템을 갖춘 자체 제작 Yb:YAG 크리스탈을 사용합니다. 펌프 소스는 969nm 잠금 파장의 제로 포논 라인 LD를 사용하여 양자 결함을 5.8%로 줄입니다. 독특한 냉각 구조는 웨이퍼 결정을 효과적으로 냉각시키고 재생 캐비티의 안정성을 보장할 수 있습니다. 재생 증폭 캐비티는 포켈스 셀(PC), 박막 편광판(TFP), 쿼터 웨이브 플레이트(QWP) 및 안정성이 높은 공진기로 구성됩니다. 절연체는 증폭된 빛이 시드 소스를 역 손상시키는 것을 방지하는 데 사용됩니다. TFP1, Rotator 및 Half-Wave Plates(HWP)로 구성된 절연체 구조는 입력 시드와 증폭된 펄스를 분리하는 데 사용됩니다. 시드 펄스는 TFP2를 통해 재생 증폭 챔버로 들어갑니다. BBO(바륨 메타붕산염) 결정, PC 및 QWP가 결합되어 PC에 주기적으로 높은 전압을 가하는 광학 스위치를 형성하여 시드 펄스를 선택적으로 포착하고 캐비티 내에서 앞뒤로 전파합니다. 원하는 펄스는 캐비티에서 진동하고 상자의 압축 기간을 미세하게 조정하여 왕복 전파 중에 효과적으로 증폭됩니다.
웨이퍼 재생 증폭기는 우수한 출력 성능을 보여 극자외선 리소그래피, 아토초 펌프 소스, 3C 전자 장치, 신에너지 자동차 등 고급 제조 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다. 동시에 웨이퍼 레이저 기술은 대형 초강력 반도체에도 적용될 것으로 기대된다.레이저 장치, 나노 규모 공간 규모와 펨토초 시간 규모에서 물질의 형성과 정밀한 감지를 위한 새로운 실험 수단을 제공합니다. 국가의 주요 요구 사항을 충족한다는 목표로 프로젝트 팀은 계속해서 레이저 기술 혁신에 집중하고 전략적 고출력 레이저 결정 준비를 더욱 돌파하며 레이저 장치의 독립적인 연구 개발 능력을 효과적으로 향상시킬 것입니다. 정보, 에너지, 첨단 장비 등의 분야.