Suure võimsusega ülikiireid lasereid kasutatakse laialdaselt arenenud tootmises, teabe-, mikroelektroonikas, biomeditsiinis, riigikaitses ja sõjalistes valdkondades ning sellega seotud teadusuuringud on üliolulised riikliku teadus- ja tehnoloogiainnovatsiooni ning kvaliteetse arengu edendamisel. Õhukese lõikega lasersüsteeme kasutatakse laialdaselt täiustatud tootmises, teabe-, mikroelektroonikas, biomeditsiinis, kaitse- ja sõjalistes valdkondades...
Suure võimsusega ülikiireid lasereid kasutatakse laialdaselt kõrgtehnoloogilises tootmises, teabe-, mikroelektroonikas, biomeditsiinis, riigikaitses ja sõjalises valdkonnas jne. Sellega seotud teadusuuringud on üliolulised riikliku teadus- ja tehnoloogiainnovatsiooni ning kvaliteetse arengu edendamisel. Tänu oma suurele keskmisele võimsusele, suurele impulsienergiale ja suurepärasele kiirele kvaliteedile on õhukese kilega lasersüsteemil suur nõudlus teadus- ja tööstusvaldkondades, nagu attosekundiline füüsika ja materjalitöötlus, ning see on pälvinud laialdast tähelepanu kogu maailmast. Siiski on praegu veel puudujääke sellistes võtmetehnoloogiates nagu õhukese kile võimendusseadme ettevalmistamine, jahutussüsteemi projekteerimine ja pakendamine ning mitmetaktiline pumpamissüsteem, mis piiravad tõsiselt suure võimsusega ülikiirete õhukese kilelaserite edasiarendamist. Hiina.
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, impulsi laius<7 ps, and an average power >Realiseeriti 150 W, maksimaalse optilise-optilise muundamise efektiivsusega 61%, mis on ka kõrgeim optilisest optiliseks muundamise efektiivsus, mis on siiani ülikiire õhukese kile regeneratiivse võimenduse ja kiire kvaliteediteguriga teatatud. M2-st<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.
Tulemused avaldati ajakirjas High Power Laser Science and Engineering, Vol. 2, nr 2, 2024 (Sizhi Xu, Yubo Gao, Xing Liu, Yewang Chen, Deqin Ouyang, Junqing Zhao, Minqiu Liu, Xu Wu, Chunyu Guo, Cangtang Wu ja Yewang Chen). Chunyu Guo, Cangtao Zhou, Qitao Lue, Shuangchen Ruan. Suure kordussagedusega ja suure võimsusega tõhus pikosekundiline õhukese kettaga regeneratiivvõimendi[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(2): 02000e14).
Kõrge sagedusega ja suure võimsusega õhukese kettaga regeneratiivvõimendi süsteem
Joonis 1 Õhukeste helveste regeneratiivne võimendussüsteem
Õhukeste helvestega laservõimendi struktuur on näidatud joonisel 1. See sisaldab fiiberseemneallikat, õhukese kilega laserpead ja regeneratiivset võimendusõõnsust. Algallikaks on ütterbiumiga legeeritud kiudostsillaator, mille keskmine võimsus on 15 mW, kesklainepikkus 1030 nm, impulsi laius 7,1 ps ja kordussagedus 30 MHz. Õhukese kilega laserpea kasutab omatehtud Yb: YAG kristalli läbimõõduga 8,8 mm ja paksusega 150 µm ning 48-taktipumpamissüsteemi. Pumba allikas kasutab 969 nm lainepikkusega lukustatud null-fonoonjoont LD, mis vähendab kvantdefekti 5,8% -ni. Unikaalne soojust hajutav struktuur jahutab tõhusalt lamellkristalli ja tagab regeneratsiooniõõne stabiilsuse. Regeneratiivne võimendusõõnsus koosneb Pockelsi rakust (PC), õhukesekile polarisaatoritest (TFP), Quarter-Wave plaatidest (QWP) ja väga stabiilsest resonantsõõnsusest. Isolaatorit (Isolaatorit) kasutatakse selleks, et vältida võimendatud valguse ümberpööramist ja seemneallika kahjustamist. Isolaatori struktuuri, mis koosneb TFP1, Rotator ja Half-Wave Plates (HWP), kasutatakse sisendseemne eraldamiseks võimendatud impulsist. Seemneimpulss siseneb TFP2 kaudu regeneratiivsesse võimenduskambrisse. Baarium biasboraadi (BBO) kristall, PC ja QWP koos moodustavad optilise lüliti ning arvutile rakendatakse perioodilist kõrget pinget, et selektiivselt hõivata seemneimpulss, et levitada seda edasi-tagasi läbi õõnsuse. Soovitud impulss võngutatakse õõnsuses Pukeli kasti pinge rakendusperioodi peenhäälestusega, et tagada edasi-tagasi levimise ajal efektiivne võimendus.
Joonis 2 Õhukese kilega regeneratiivvõimendi süsteemi väljundjõudlus
Sagedusel 1 MHz on regeneratiivvõimendi maksimaalne väljundvõimsus 154,1 W, optilise-optilise muundamise efektiivsus kuni 61%, kiire kvaliteeditegur MX2=1.05 ja MY 2=1.06 suurimal võimsusel ja 8-tunni võimsuse stabiilsus RMS < 0,33%.
