לייזרים מהירים במיוחד נמצאים בשימוש נרחב בייצור מתקדם, מידע, מיקרו-אלקטרוניקה, ביו-רפואה, הגנה לאומית ותחומי צבא, ומחקר מדעי קשור הוא חיוני לקידום חדשנות מדעית וטכנולוגית לאומית ופיתוח באיכות גבוהה. מערכות לייזר בחתך דק נמצאות בשימוש נרחב בתחומי ייצור מתקדמים, מידע, מיקרואלקטרוניקה, ביו-רפואי, ביטחוני וצבאי...
לייזרים מהירים במיוחד נמצאים בשימוש נרחב בייצור מתקדם, מידע, מיקרו-אלקטרוניקה, ביו-רפואה, הגנה לאומית ותחומים צבאיים וכו'. המחקר המדעי הקשור הוא חיוני לקידום חדשנות מדעית וטכנולוגית לאומית ופיתוח באיכות גבוהה. בזכות ההספק הממוצע הגבוה שלה, אנרגיית הפולסים הגדולה ואיכות הקרן המצוינת, למערכת לייזר סרט דק יש ביקוש רב בתחומים מדעיים ותעשייתיים כגון פיזיקה אטושניות ועיבוד חומרים, וזכתה לתשומת לב רבה ממדינות בכל רחבי העולם. עם זאת, נכון לעכשיו, עדיין קיימים ליקויים בטכנולוגיות מפתח כגון הכנת התקני סרט דק, עיצוב ואריזה של מערכת קירור ומערכת שאיבה מרובה פעימות, אשר מגבילים ברצינות את המשך הפיתוח של לייזרים בעלי הספק גבוה במיוחד. חרסינה.
Funded by the National Key Research and Development Program of China (No.2022YFB3605800), the team of Prof. Shuangchen Ruan and Associate Prof. Xing Liu from Shenzhen University of Technology (SZUT) has recently achieved a high-performance (high-stability, high-power, high-beam-quality, and high-efficiency) ultra-fast thin-film laser output by adopting self-developed thin-film module and regenerative amplification technology. By designing the regenerative amplification cavity and controlling the surface temperature and mechanical stability of the disk crystal inside the cavity, a laser output with a single pulse energy >300 μJ, רוחב דופק<7 ps, and an average power >הושג 150 W, עם יעילות המרה אופטית לאופטית מקסימלית של 61%, שהיא גם יעילות ההמרה האופטית לאופטית הגבוהה ביותר שדווחה עד כה על ידי הגברה רגנרטיבית של סרט דק מהיר במיוחד, ומקדם איכות אלומה של M2<1.06@150W, 8h stability RMS, and a beam quality factor of M2<1.06@150W. 150W, 8h stability RMS<0.33%, which marks an important progress in high-performance ultrafast thin-film lasers, which will provide more possibilities for high-power ultrafast laser applications.
התוצאות פורסמו ב- High Power Laser Science and Engineering, Vol. 2, מס' 2, 2024 (Sizhi Xu, Yubo Gao, Xing Liu, Yewang Chen, Deqin Ouyang, Junqing Zhao, Minqiu Liu, Xu Wu, Chunyu Guo, Cangtang Wu ו-Yewang Chen). Chunyu Guo, Cangtao Zhou, Qitao Lue, Shuangchen Ruan. מגבר מתחדש בדיסק דק עם קצב חזרות גבוה וחסכוני בהספק גבוה[J ]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(2): 02000e14).
מערכת מגברים מתחדשת בדיסק דק עם תדר כבד ועוצמה גבוהה
איור 1 מערכת הגברה רגנרטיבית של פתיתים דקים
המבנה של מגבר הלייזר בעל הפתיתים הדק מוצג באיור 1. הוא כולל מקור זרעי סיבים, ראש לייזר בעל סרט דק וחלל הגברה רגנרטיבי. מקור הזרע הוא מתנד סיבים מסוממים איטרביום עם הספק ממוצע של 15 mW, אורך גל מרכזי של 1030 ננומטר, רוחב פולסים של 7.1 ps ותדירות חזרה של 30 מגה-הרץ. ראש הלייזר בעל הסרט הדק משתמש בקריסטל Yb: YAG תוצרת בית בקוטר של 8.8 מ"מ ובעובי של 150 מיקרומטר ומערכת שאיבה 48-. מקור המשאבה משתמש בקו אפס פונון נעול באורך גל של 969 ננומטר LD, אשר מפחית את הפגם הקוונטי ל-5.8%. מבנה פיזור חום ייחודי מקרר ביעילות את הגביש הלמלרי ומבטיח את יציבות חלל ההתחדשות. חלל ההגברה הרגנרטיבי מורכב מתאי Pockels (PC), מקטבי סרטים דקים (TFP), לוחות רבע גל (QWP), וחלל תהודה יציב ביותר. מבודד (Isolator) משמש כדי למנוע מהאור המוגבר להתהפך ולפגוע במקור הזרע. מבנה ה-Isolator המורכב מ-TFP1, Rotator ו-HWP (HWP) משמש לבידוד זרע הקלט מהפולס המוגבר. דופק הזרע נכנס לתא ההגברה הרגנרטיבי דרך TFP2. גביש בוראט הטיית בריום (BBO), PC ו-QWP משתלבים כדי ליצור מתג אופטי, ומתח גבוה תקופתי מופעל על המחשב כדי ללכוד באופן סלקטיבי את דופק הזרע כדי להפיץ אותו קדימה ואחורה דרך החלל. הפולס הרצוי מתנודד בחלל על ידי כוונון עדין של תקופת היישום של מתח קופסת Pukel להגברה יעילה במהלך התפשטות הלוך ושוב.
איור 2 ביצועי פלט של מערכת המגבר הרנרטיבית לסרט דק
ב-1 מגה-הרץ, למגבר הרגנרטיבי הספק מרבי של 154.1 וואט, יעילות המרה אופטית-אופטית של עד 61%, מקדם איכות אלומה של MX2=1.05 ו-MY 2=1.06 בהספק הגבוה ביותר, ויציבות הספק של 8-שעה של RMS < 0.33%.
