فناوری لیزر ویفر فوق سریع با کارایی بالا

ویفر فوق سریع با کارایی بالاتکنولوژی لیزر
با قدرت بالالیزرهای فوق سریعبه طور گسترده در تولید پیشرفته، اطلاعات، میکروالکترونیک، زیست پزشکی، دفاع ملی و زمینه های نظامی استفاده می شود و تحقیقات علمی مربوطه برای ارتقای نوآوری علمی و فناوری ملی و توسعه با کیفیت بالا حیاتی است. برش نازکسیستم لیزریبا مزایای قدرت متوسط ​​بالا، انرژی پالس زیاد و کیفیت پرتو عالی تقاضای زیادی در فیزیک آتوثانیه، پردازش مواد و سایر زمینه‌های علمی و صنعتی دارد و به طور گسترده مورد توجه کشورهای سراسر جهان قرار گرفته است.
اخیراً، یک تیم تحقیقاتی در چین از ماژول ویفر خود توسعه یافته و فناوری تقویت احیا کننده برای دستیابی به ویفر فوق سریع با عملکرد بالا (پایداری بالا، قدرت بالا، کیفیت پرتو بالا، راندمان بالا) استفاده کرده است.لیزرخروجی از طریق طراحی حفره تقویت کننده بازسازی و کنترل دمای سطح و پایداری مکانیکی کریستال دیسک در حفره، خروجی لیزر انرژی تک پالس > 300 میکروژول، عرض پالس <7 ps، توان متوسط ​​> 150 وات به دست می آید. ، و بالاترین راندمان تبدیل نور به نور می تواند به 61٪ برسد که همچنین بالاترین بازده تبدیل نوری گزارش شده تاکنون است. فاکتور کیفیت پرتو M2<1.06@150W، پایداری 8 ساعته RMS<0.33 درصد، این دستاورد پیشرفت مهمی را در لیزر ویفر فوق سریع با کارایی بالا نشان می‌دهد که امکانات بیشتری را برای کاربردهای لیزر فوق سریع با قدرت بالا فراهم می‌کند.

فرکانس تکرار بالا، سیستم تقویت بازسازی ویفر با قدرت بالا
ساختار تقویت کننده لیزر ویفر در شکل 1 نشان داده شده است. شامل یک منبع دانه فیبر، یک سر لیزر برش نازک و یک حفره تقویت کننده احیا کننده است. یک نوسان ساز فیبر دوپ شده با ایتربیوم با توان متوسط ​​15 مگاوات، طول موج مرکزی 1030 نانومتر، عرض پالس 7.1 ps و نرخ تکرار 30 مگاهرتز به عنوان منبع بذر استفاده شد. سر لیزر ویفر از یک کریستال خانگی Yb: YAG با قطر 8.8 میلی متر و ضخامت 150 میکرومتر و سیستم پمپاژ 48 زمانه استفاده می کند. منبع پمپ از یک خط LD فونون صفر با طول موج قفل 969 نانومتر استفاده می کند که نقص کوانتومی را تا 5.8٪ کاهش می دهد. ساختار خنک کننده منحصر به فرد می تواند به طور موثر کریستال ویفر را خنک کند و از ثبات حفره بازسازی اطمینان حاصل کند. حفره تقویت کننده احیا کننده شامل سلول های Pockels (PC)، قطبش لایه نازک (TFP)، صفحات یک چهارم موج (QWP) و یک تشدید کننده با پایداری بالا است. جداسازها برای جلوگیری از آسیب معکوس نور تقویت شده به منبع بذر استفاده می شوند. یک ساختار جداساز متشکل از TFP1، روتاتور و صفحات نیمه موج (HWP) برای جداسازی دانه های ورودی و پالس های تقویت شده استفاده می شود. پالس بذر از طریق TFP2 وارد محفظه تقویت بازسازی می شود. کریستال‌های متابورات باریم (BBO)، PC و QWP با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا یک سوئیچ نوری را تشکیل دهند که به طور دوره‌ای ولتاژ بالایی را به رایانه شخصی اعمال می‌کند تا به طور انتخابی پالس دانه را بگیرد و آن را به عقب و جلو در حفره منتشر کند. پالس مورد نظر در حفره نوسان می کند و با تنظیم دقیق دوره فشرده سازی جعبه به طور موثر در طول انتشار رفت و برگشت تقویت می شود.
تقویت کننده بازسازی ویفر عملکرد خروجی خوبی را نشان می دهد و نقش مهمی در زمینه های تولیدی پیشرفته مانند لیتوگرافی فرابنفش شدید، منبع پمپ آتوثانیه، الکترونیک 3C و وسایل نقلیه با انرژی جدید ایفا خواهد کرد. در همان زمان، انتظار می‌رود که فناوری لیزر ویفر برای ابرقدرت‌های بزرگ اعمال شوددستگاه های لیزریارائه یک ابزار تجربی جدید برای تشکیل و تشخیص دقیق ماده در مقیاس فضایی نانومقیاس و مقیاس زمانی فمتوثانیه. با هدف تامین نیازهای اصلی کشور، تیم پروژه به تمرکز خود بر نوآوری در فناوری لیزر ادامه خواهد داد، آماده سازی کریستال های استراتژیک لیزری با قدرت بالا را بیشتر می کند و به طور موثر توانایی تحقیق و توسعه مستقل دستگاه های لیزر را بهبود می بخشد. زمینه های اطلاعات، انرژی، تجهیزات پیشرفته و غیره.