고성능 초고속 웨이퍼 레이저 기술

고성능 초고속 웨이퍼레이저 기술
고출력초고속 레이저첨단 제조, 정보, 마이크로전자, 생물 의학, 국방 및 군사 분야에서 널리 사용되고 있으며, 관련 과학 연구는 국가 과학기술 혁신과 고품질 개발을 촉진하는 데 필수적입니다. 씬 슬라이스레이저 시스템높은 평균 전력, 큰 펄스 에너지, 뛰어난 빔 품질 등의 장점으로 인해 아토초 물리학, 재료 가공 및 기타 과학 및 산업 분야에서 큰 수요가 있으며 전 세계 국가에서 널리 관심을 받고 있습니다.
최근 중국 연구팀은 자체 개발한 웨이퍼 모듈과 재생 증폭 기술을 활용해 고성능(고안정성, 고출력, 고빔 품질, 고효율) 초고속 웨이퍼를 구현했다.원자 램프출력. 재생 증폭기 공동 설계와 공동 내 디스크 결정의 표면 온도 및 기계적 안정성 제어를 통해 단일 펄스 에너지 >300μJ, 펄스 폭 <7ps, 평균 전력 >150W의 레이저 출력을 달성했으며, 최고 광-광 변환 효율은 61%에 달할 수 있습니다. 이는 현재까지 보고된 광 변환 효율 중 가장 높은 수치입니다. 빔 품질 계수 M²<1.06@150W, 8시간 안정성 RMS<0.33%의 이 성과는 고성능 초고속 웨이퍼 레이저 분야에서 중요한 진전을 나타내며, 고출력 초고속 레이저 응용 분야에 더 많은 가능성을 제공할 것입니다.

고반복 주파수, 고전력 웨이퍼 재생 증폭 시스템
웨이퍼 레이저 증폭기의 구조는 그림 1에 나타나 있습니다. 이 증폭기는 파이버 시드 소스, 박층 레이저 헤드, 그리고 재생 증폭기 공동으로 구성됩니다. 평균 전력 15mW, 중심 파장 1030nm, 펄스 폭 7.1ps, 반복률 30MHz의 이터븀 첨가 파이버 발진기를 시드 소스로 사용했습니다. 웨이퍼 레이저 헤드는 직경 8.8mm, 두께 150µm의 자체 제작 Yb:YAG 결정과 48스트로크 펌핑 시스템을 사용합니다. 펌프 소스는 969nm 잠금 파장을 갖는 제로 포논 라인 LD를 사용하여 양자 결함을 5.8%까지 줄였습니다. 고유한 냉각 구조는 웨이퍼 결정을 효과적으로 냉각하고 재생 공동의 안정성을 보장합니다. 재생 증폭 챔버는 포켈스 셀(PC), 박막 편광판(TFP), 1/4파장판(QWP), 그리고 고안정성 공진기로 구성됩니다. 아이솔레이터는 증폭된 빛이 시드 광원을 역으로 손상시키는 것을 방지하는 데 사용됩니다. TFP1, 회전자, 그리고 반파장판(HWP)으로 구성된 아이솔레이터 구조는 입력 시드와 증폭된 펄스를 분리하는 데 사용됩니다. 시드 펄스는 TFP2를 통해 재생 증폭 챔버로 들어갑니다. 메타붕산바륨(BBO) 결정, PC, 그리고 QWP는 결합되어 광 스위치를 형성합니다. 이 스위치는 주기적으로 고전압을 PC에 인가하여 시드 펄스를 선택적으로 포획하고 챔버 내에서 앞뒤로 전파합니다. 원하는 펄스는 챔버 내에서 진동하며, 박스의 압축 주기를 미세하게 조절하여 왕복 전파 과정에서 효과적으로 증폭됩니다.
웨이퍼 재생 증폭기는 우수한 출력 성능을 보이며, 극자외선 리소그래피, 아토초 펌프 소스, 3C 전자, 신에너지 자동차 등 첨단 제조 분야에서 중요한 역할을 수행할 것으로 기대됩니다. 동시에, 웨이퍼 레이저 기술은 대형 초강력 반도체에도 적용될 것으로 예상됩니다.레이저 장치나노스케일 공간 규모와 펨토초 시간 규모에서 물질의 형성 및 미세 검출을 위한 새로운 실험 수단을 제공합니다. 국가적 주요 수요를 충족한다는 목표로, 본 프로젝트팀은 레이저 기술 혁신에 지속적으로 집중하고, 전략적 고출력 레이저 결정 제조를 더욱 발전시키며, 정보, 에너지, 첨단 장비 등 분야에서 레이저 소자의 독자적인 연구 개발 역량을 효과적으로 향상시킬 것입니다.