เทคโนโลยีเลเซอร์เวเฟอร์ความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง

เวเฟอร์ความเร็วสูงประสิทธิภาพสูงเทคโนโลยีเลเซอร์
กำลังสูงเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตขั้นสูง ข้อมูล ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ชีวการแพทย์ การป้องกันประเทศ และด้านการทหาร และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการส่งเสริมการสร้างนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศและการพัฒนาคุณภาพสูง แผ่นบางระบบเลเซอร์ด้วยข้อดีของกำลังเฉลี่ยสูง พลังงานพัลส์ขนาดใหญ่ และคุณภาพลำแสงที่ยอดเยี่ยม ทำให้มีความต้องการอย่างมากในฟิสิกส์ระดับแอตโตวินาที การแปรรูปวัสดุ และสาขาวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมอื่นๆ และได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากประเทศต่างๆ ทั่วโลก
เมื่อไม่นานมานี้ ทีมวิจัยในประเทศจีนได้ใช้โมดูลเวเฟอร์ที่พัฒนาขึ้นเองและเทคโนโลยีการขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่ เพื่อให้ได้เวเฟอร์ความเร็วสูงที่มีประสิทธิภาพสูง (ความเสถียรสูง กำลังสูง คุณภาพลำแสงสูง ประสิทธิภาพสูง)เลเซอร์ด้วยการออกแบบโพรงขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่และการควบคุมอุณหภูมิพื้นผิวและความเสถียรทางกลของผลึกแผ่นในโพรง ทำให้ได้เลเซอร์ที่มีพลังงานพัลส์เดี่ยว >300 μJ ความกว้างพัลส์ <7 ps กำลังเฉลี่ย >150 W และประสิทธิภาพการแปลงแสงเป็นแสงสูงสุดถึง 61% ซึ่งเป็นประสิทธิภาพการแปลงแสงสูงสุดที่รายงานมาจนถึงปัจจุบัน ค่าคุณภาพลำแสง M2<1.06@150W ความเสถียร 8 ชั่วโมง RMS<0.33% ความสำเร็จนี้ถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในเลเซอร์เวเฟอร์ความเร็วสูงประสิทธิภาพสูง ซึ่งจะเปิดโอกาสมากขึ้นสำหรับการใช้งานเลเซอร์ความเร็วสูงกำลังสูง

ระบบขยายสัญญาณเวเฟอร์แบบความถี่ซ้ำสูงและกำลังสูง
โครงสร้างของเครื่องขยายสัญญาณเลเซอร์แบบเวเฟอร์แสดงในรูปที่ 1 ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงแบบไฟเบอร์ หัวเลเซอร์แบบแผ่นบาง และโพรงขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่ แหล่งกำเนิดแสงแบบไฟเบอร์ออสซิลเลเตอร์ที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียม มีกำลังเฉลี่ย 15 มิลลิวัตต์ ความยาวคลื่นกลาง 1030 นาโนเมตร ความกว้างพัลส์ 7.1 พิโควินาที และอัตราการทำซ้ำ 30 เมกะเฮิร์ตซ์ ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสง หัวเลเซอร์แบบเวเฟอร์ใช้ผลึก Yb:YAG ที่ผลิตเอง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8.8 มิลลิเมตร และความหนา 150 ไมโครเมตร พร้อมระบบปั๊ม 48 จังหวะ แหล่งกำเนิดแสงปั๊มใช้เลเซอร์ไดโอดแบบเส้นศูนย์โฟตอนที่มีความยาวคลื่นล็อค 969 นาโนเมตร ซึ่งช่วยลดข้อบกพร่องทางควอนตัมเหลือ 5.8% โครงสร้างการระบายความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์สามารถระบายความร้อนผลึกเวเฟอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันความเสถียรของโพรงสร้างใหม่ โพรงขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่ประกอบด้วยเซลล์ Pockels (PC), ตัวกรองแสงแบบฟิล์มบาง (TFP), แผ่นควอเตอร์เวฟ (QWP) และตัวเรโซเนเตอร์ที่มีความเสถียรสูง มีการใช้ตัวแยกเพื่อป้องกันไม่ให้แสงที่ขยายแล้วทำลายแหล่งกำเนิดแสงเริ่มต้น โครงสร้างตัวแยกที่ประกอบด้วย TFP1, ตัวหมุน และแผ่นฮาล์ฟเวฟ (HWP) ใช้เพื่อแยกแหล่งกำเนิดแสงเริ่มต้นและพัลส์ที่ขยายแล้ว พัลส์เริ่มต้นเข้าสู่ห้องขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่ผ่านทาง TFP2 ผลึกแบเรียมเมตาโบเรต (BBO), PC และ QWP รวมกันเป็นสวิตช์แสงที่ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเป็นระยะกับ PC เพื่อจับพัลส์เริ่มต้นอย่างเลือกสรรและส่งผ่านไปมาในโพรง พัลส์ที่ต้องการจะสั่นในโพรงและถูกขยายอย่างมีประสิทธิภาพในระหว่างการเดินทางไปมาโดยการปรับช่วงเวลาการบีบอัดของกล่องอย่างละเอียด
เครื่องขยายสัญญาณแบบสร้างใหม่บนเวเฟอร์แสดงประสิทธิภาพการส่งออกที่ดีและจะมีบทบาทสำคัญในด้านการผลิตระดับสูง เช่น การพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว แหล่งกำเนิดแสงแบบแอทโทวินาที อิเล็กทรอนิกส์ 3C และยานยนต์พลังงานใหม่ ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีเลเซอร์บนเวเฟอร์ก็คาดว่าจะนำไปประยุกต์ใช้กับเครื่องขยายสัญญาณกำลังสูงขนาดใหญ่อุปกรณ์เลเซอร์โดยนำเสนอวิธีการทดลองใหม่สำหรับการก่อตัวและการตรวจจับอนุภาคอย่างละเอียดในระดับนาโนสเกลและช่วงเวลาเฟมโตวินาที ด้วยเป้าหมายที่จะตอบสนองความต้องการที่สำคัญของประเทศ ทีมงานโครงการจะยังคงมุ่งเน้นไปที่นวัตกรรมเทคโนโลยีเลเซอร์ พัฒนาการเตรียมผลึกเลเซอร์กำลังสูงเชิงกลยุทธ์ให้ดียิ่งขึ้น และปรับปรุงขีดความสามารถในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์เลเซอร์อย่างอิสระในด้านข้อมูล พลังงาน อุปกรณ์ไฮเอนด์ และอื่นๆ อย่างมีประสิทธิภาพ