Τα εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ υψηλής ισχύος χρησιμοποιούνται ευρέως στην προηγμένη κατασκευή, τις πληροφορίες, τη μικροηλεκτρονική, τη βιοϊατρική, την εθνική άμυνα και τους στρατιωτικούς τομείς και η σχετική επιστημονική έρευνα είναι ζωτικής σημασίας για την προώθηση της εθνικής επιστημονικής και τεχνολογικής καινοτομίας και ανάπτυξης υψηλής ποιότητας. Τα συστήματα λέιζερ λεπτής τομής χρησιμοποιούνται ευρέως στην προηγμένη κατασκευή, την πληροφόρηση, τη μικροηλεκτρονική, τη βιοϊατρική, την άμυνα και τους στρατιωτικούς τομείς...
Τα εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ υψηλής ισχύος χρησιμοποιούνται ευρέως στην προηγμένη κατασκευή, την πληροφόρηση, τη μικροηλεκτρονική, τη βιοϊατρική, την εθνική άμυνα και τους στρατιωτικούς τομείς κ.λπ. Η σχετική επιστημονική έρευνα είναι ζωτικής σημασίας για την προώθηση της εθνικής επιστημονικής και τεχνολογικής καινοτομίας και ανάπτυξης υψηλής ποιότητας. Χάρη στην υψηλή μέση ισχύ, τη μεγάλη ενέργεια παλμών και την εξαιρετική ποιότητα δέσμης, το σύστημα λέιζερ λεπτής μεμβράνης έχει μεγάλη ζήτηση σε επιστημονικά και βιομηχανικά πεδία όπως η φυσική του attosecond και η επεξεργασία υλικών, και έχει λάβει μεγάλη προσοχή από χώρες σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, επί του παρόντος, εξακολουθούν να υπάρχουν ελλείψεις σε βασικές τεχνολογίες, όπως η προετοιμασία της συσκευής απολαβής λεπτής μεμβράνης, ο σχεδιασμός και η συσκευασία του συστήματος ψύξης και το σύστημα άντλησης πολλαπλών βημάτων, που περιορίζουν σοβαρά την περαιτέρω ανάπτυξη υπερταχέων λέιζερ λεπτής μεμβράνης υψηλής ισχύος σε Κίνα.
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, πλάτος παλμού<7 ps, and an average power >Πραγματοποιήθηκαν 150 W, με μέγιστη απόδοση μετατροπής οπτικού σε οπτικό 61%, που είναι επίσης η υψηλότερη απόδοση μετατροπής οπτικού σε οπτικό που έχει αναφερθεί μέχρι σήμερα με αναγεννητική ενίσχυση εξαιρετικά γρήγορης λεπτής μεμβράνης και συντελεστή ποιότητας δέσμης του Μ2<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.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο High Power Laser Science and Engineering, Vol. 2, Νο. 2, 2024 (Sizhi Xu, Yubo Gao, Xing Liu, Yewang Chen, Deqin Ouyang, Junqing Zhao, Minqiu Liu, Xu Wu, Chunyu Guo, Cangtang Wu και Yewang Chen). Chunyu Guo, Cangtao Zhou, Qitao Lue, Shuangchen Ruan. Ενισχυτής αναγέννησης λεπτού δίσκου λεπτού δίσκου υψηλού ρυθμού και υψηλής ισχύος απόδοσης picosecond[J ]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(2): 02000e14).
Σύστημα ενισχυτή αναγέννησης λεπτών δίσκων υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος
Εικ. 1 Σύστημα ενίσχυσης ανάκτησης λεπτής νιφάδας
Η δομή του ενισχυτή λέιζερ λεπτής νιφάδας φαίνεται στο Σχ. 1. Περιλαμβάνει μια πηγή σποράς ινών, μια κεφαλή λέιζερ λεπτής μεμβράνης και μια αναγεννητική κοιλότητα ενίσχυσης. Η πηγή σπόρων είναι ένας ταλαντωτής ινών με πρόσμειξη υττέρβιο με μέση ισχύ 15 mW, κεντρικό μήκος κύματος 1030 nm, πλάτος παλμού 7,1 ps και συχνότητα επανάληψης 30 MHz. Η κεφαλή λέιζερ λεπτής μεμβράνης χρησιμοποιεί έναν σπιτικό κρύσταλλο Yb: YAG με διάμετρο 8,8 mm και πάχος 150 μm και 48-σύστημα άντλησης διαδρομής. Η πηγή αντλίας χρησιμοποιεί μια κλειδωμένη σε μήκος κύματος 969 nm γραμμή μηδενικού φωνονίου LD, η οποία μειώνει το κβαντικό ελάττωμα στο 5,8%. Μια μοναδική δομή απαγωγής θερμότητας ψύχει αποτελεσματικά τον ελασματοειδή κρύσταλλο και εξασφαλίζει τη σταθερότητα της κοιλότητας αναγέννησης. Η αναγεννητική κοιλότητα ενίσχυσης αποτελείται από Pockels Cell (PC), Thin Film Polarizer (TFP), Quarter-Wave Plates (QWP) και μια εξαιρετικά σταθερή κοιλότητα συντονισμού. Ένας απομονωτής (Isolator) χρησιμοποιείται για να αποτρέψει το ενισχυμένο φως από την αναστροφή και την καταστροφή της πηγής σπόρων. Η δομή απομόνωσης που αποτελείται από TFP1, Rotator και Half-Wave Plates (HWP) χρησιμοποιείται για την απομόνωση του σπόρου εισόδου από τον ενισχυμένο παλμό. Ο παλμός σπόρων εισέρχεται στον θάλαμο ενίσχυσης αναγέννησης μέσω του TFP2. Ένας κρύσταλλος μεροληψίας βορικού βαρίου (BBO), το PC και το QWP συνδυάζονται για να σχηματίσουν έναν οπτικό διακόπτη και μια περιοδική υψηλή τάση εφαρμόζεται στον υπολογιστή για να συλλάβει επιλεκτικά τον παλμό του σπόρου για να τον διαδοθεί εμπρός και πίσω μέσα από την κοιλότητα. Ο επιθυμητός παλμός ταλαντώνεται στην κοιλότητα με λεπτή ρύθμιση της περιόδου εφαρμογής τάσης του κιβωτίου Pukel για αποτελεσματική ενίσχυση κατά τη διάδοση μετ' επιστροφής.
Εικ. 2 Απόδοση εξόδου του συστήματος αναγεννητικού ενισχυτή για λεπτή μεμβράνη
Στο 1 MHz, ο αναγεννητικός ενισχυτής έχει μέγιστη ισχύ εξόδου 154,1 W, απόδοση μετατροπής οπτικού σε οπτικό έως και 61%, συντελεστή ποιότητας δέσμης MX2=1.05 και MY. 2=1.06 στην υψηλότερη ισχύ και 8-ωριαία σταθερότητα ισχύος RMS < 0,33%.
