Visoko zmogljiva ultra hitra rezinalasersko tehnologijo
Visoka močultra hitri laserjise pogosto uporabljajo v napredni proizvodnji, informacijah, mikroelektroniki, biomedicini, nacionalni obrambi in vojaških področjih, ustrezne znanstvene raziskave pa so ključne za spodbujanje nacionalnih znanstvenih in tehnoloških inovacij ter visokokakovostnega razvoja. Tanka rezinalaserski sistems svojimi prednostmi visoke povprečne moči, velike energije impulza in odlične kakovosti žarka ima veliko povpraševanje v atosekundni fiziki, obdelavi materialov ter na drugih znanstvenih in industrijskih področjih in je zelo zaskrbljen v državah po vsem svetu.
Pred kratkim je raziskovalna skupina na Kitajskem uporabila modul rezin, ki so ga sami razvili, in tehnologijo regenerativnega ojačanja, da bi dosegla visoko zmogljive (visoka stabilnost, velika moč, visoka kakovost žarka, visoka učinkovitost) ultra hitre rezine.laserizhod. Z zasnovo votline regeneracijskega ojačevalnika ter nadzorom površinske temperature in mehanske stabilnosti kristala diska v votlini je dosežen laserski izhod energije posameznega impulza >300 μJ, širina impulza <7 ps, povprečna moč >150 W , najvišja učinkovitost pretvorbe svetlobe v svetlobo pa lahko doseže 61 %, kar je tudi najvišja učinkovitost optične pretvorbe, o kateri so poročali doslej. Faktor kakovosti žarka M2<1,06@150W, 8-urna stabilnost RMS<0,33 %, ta dosežek označuje pomemben napredek pri visokozmogljivem ultrahitrem laserju z rezinami, ki bo zagotovil več možnosti za visokozmogljive ultrahitre laserske aplikacije.
Visoka frekvenca ponavljanja, močan ojačitveni sistem za regeneracijo rezin
Struktura laserskega ojačevalnika z rezinami je prikazana na sliki 1. Vključuje izvor vlaken, lasersko glavo s tanko rezino in votlino regenerativnega ojačevalnika. Kot izvor semena je bil uporabljen oscilator vlaken, dopiran z iterbijem, s povprečno močjo 15 mW, centralno valovno dolžino 1030 nm, širino impulza 7,1 ps in hitrostjo ponavljanja 30 MHz. Laserska glava z rezinami uporablja domači kristal Yb: YAG s premerom 8,8 mm in debelino 150 µm ter 48-taktni črpalni sistem. Vir črpalke uporablja brezfononsko linijo LD z valovno dolžino zaklepanja 969 nm, kar zmanjša kvantni defekt na 5,8 %. Edinstvena hladilna struktura lahko učinkovito ohladi kristal rezin in zagotovi stabilnost regeneracijske votline. Regenerativno ojačevalno votlino sestavljajo Pockelsove celice (PC), tankoslojni polarizatorji (TFP), četrtvalovne plošče (QWP) in resonator visoke stabilnosti. Izolatorji se uporabljajo, da preprečijo, da bi ojačana svetloba povratno poškodovala izvor semena. Izolatorska struktura, sestavljena iz TFP1, rotatorja in polvalovnih plošč (HWP), se uporablja za izolacijo vhodnih semen in ojačanih impulzov. Impulz semena vstopi v regeneracijsko ojačitveno komoro preko TFP2. Kristali barijevega metaborata (BBO), PC in QWP se združijo, da tvorijo optično stikalo, ki na PC uporablja občasno visoko napetost, da selektivno zajame impulz semena in ga širi naprej in nazaj v votlini. Želeni impulz niha v votlini in se učinkovito ojača med povratnim širjenjem s finim prilagajanjem obdobja stiskanja škatle.
Ojačevalnik za regeneracijo rezin kaže dobro izhodno zmogljivost in bo imel pomembno vlogo na vrhunskih proizvodnih področjih, kot so ekstremna ultravijolična litografija, vir atosekundne črpalke, elektronika 3C in vozila z novo energijo. Hkrati naj bi se laserska tehnologija rezin uporabljala za velike super-zmogljivelaserske naprave, ki zagotavlja nova eksperimentalna sredstva za tvorbo in natančno detekcijo snovi na nanometrski vesoljski lestvici in femtosekundni časovni lestvici. S ciljem zadovoljevanja glavnih potreb države se bo projektna skupina še naprej osredotočala na inovacije laserske tehnologije, nadaljevala s pripravo strateških visokozmogljivih laserskih kristalov in učinkovito izboljšala neodvisne raziskovalne in razvojne zmogljivosti laserskih naprav v področja informacij, energije, vrhunske opreme itd.
Čas objave: 28. maj 2024