고성능 초고속 웨이퍼 레이저 기술

고성능 초고속 웨이퍼레이저 기술
고출력초고속 레이저박막은 첨단 제조, 정보, 마이크로일렉트로닉스, 바이오의학, 국방 및 군사 분야에서 널리 사용되고 있으며, 관련 과학 연구는 국가 과학 기술 혁신과 고품질 발전을 촉진하는 데 매우 중요합니다.레이저 시스템높은 평균 출력, 큰 펄스 에너지 및 우수한 빔 품질이라는 장점을 가진 아토초 펄스는 아토초 물리학, 재료 가공 및 기타 과학 및 산업 분야에서 수요가 높으며 전 세계 여러 국가에서 널리 관심을 받고 있습니다.
최근 중국의 한 연구팀은 자체 개발한 웨이퍼 모듈과 재생 증폭 기술을 활용하여 고성능(높은 안정성, 높은 출력, 우수한 빔 품질, 높은 효율) 초고속 웨이퍼를 구현했습니다.원자 램프재생 증폭기 공진기 설계와 공진기 내 디스크 결정의 표면 온도 및 기계적 안정성 제어를 통해 단일 펄스 에너지 300μJ 이상, 펄스 폭 7ps 미만, 평균 출력 150W 이상의 레이저 출력을 달성했으며, 최고 광 변환 효율은 61%에 달하여 현재까지 보고된 최고 효율을 기록했습니다. 빔 품질 계수 M2는 150W에서 1.06 미만, 8시간 안정성 RMS는 0.33% 미만으로, 이러한 성과는 고성능 초고속 웨이퍼 레이저 분야에 중요한 진전을 가져왔으며, 고출력 초고속 레이저 응용 분야에 더 많은 가능성을 제공할 것입니다.

고반복 주파수, 고출력 웨이퍼 재생 증폭 시스템
그림 1은 웨이퍼 레이저 증폭기의 구조를 보여줍니다. 이 증폭기는 광섬유 시드 소스, 박막 레이저 헤드 및 재생 증폭 공진기로 구성됩니다. 시드 소스로는 평균 출력 15mW, 중심 파장 1030nm, 펄스 폭 7.1ps, 반복률 30MHz의 이터븀 도핑 광섬유 발진기를 사용했습니다. 웨이퍼 레이저 헤드는 직경 8.8mm, 두께 150µm의 자체 제작 Yb:YAG 결정과 48스트로크 펌핑 시스템을 사용합니다. 펌프 소스는 양자 결함을 5.8%까지 줄인 969nm 잠금 파장의 제로 포논 라인 LD를 사용합니다. 독창적인 냉각 구조는 웨이퍼 결정을 효과적으로 냉각하고 재생 공진기의 안정성을 보장합니다. 재생 증폭 공진기는 포켈스 셀(PC), 박막 편광판(TFP), 쿼터파 플레이트(QWP) 및 고안정성 공진기로 구성됩니다. 아이솔레이터는 증폭된 빛이 시드 광원을 역손상시키는 것을 방지하는 데 사용됩니다. TFP1, 로테이터 및 하프 웨이브 플레이트(HWP)로 구성된 아이솔레이터 구조는 입력 시드와 증폭된 펄스를 분리하는 데 사용됩니다. 시드 펄스는 TFP2를 통해 재생 증폭 챔버로 들어갑니다. 바륨 메타보레이트(BBO) 결정, PC 및 QWP는 결합하여 광 스위치를 형성하며, 이 스위치는 PC에 주기적으로 높은 전압을 인가하여 시드 펄스를 선택적으로 포착하고 공진기 내에서 왕복 전파시킵니다. 원하는 펄스는 공진기 내에서 발진하며, 박스의 압축 주기를 미세하게 조정함으로써 왕복 전파 동안 효과적으로 증폭됩니다.
웨이퍼 재생 증폭기는 우수한 출력 성능을 보여주며 극자외선 리소그래피, 아토초 펌프 소스, 3C 전자 제품, 신에너지 자동차와 같은 고급 제조 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다. 동시에 웨이퍼 레이저 기술은 대규모 초고출력 장치에도 적용될 것으로 기대됩니다.레이저 장치나노 규모 공간 및 펨토초 시간 규모에서 물질의 형성과 정밀한 검출을 위한 새로운 실험 수단을 제공합니다. 국가의 주요 요구에 부응하기 위해 프로젝트 팀은 레이저 기술 혁신에 지속적으로 집중하고, 전략적 고출력 레이저 결정 제조 기술을 더욱 발전시키며, 정보, 에너지, 첨단 장비 등 분야에서 레이저 장치의 독립적인 연구 개발 역량을 효과적으로 향상시킬 것입니다.