Didelio našumo itin greita plokštelinio lazerio technologija

Didelio našumo itin greita plokštelėlazerinė technologija
Didelės galiositin greiti lazeriaiyra plačiai naudojami pažangioje gamyboje, informacijos, mikroelektronikos, biomedicinos, nacionalinės gynybos ir karinėse srityse, o atitinkami moksliniai tyrimai yra gyvybiškai svarbūs siekiant skatinti nacionalines mokslines ir technologines inovacijas bei aukštos kokybės plėtrą. Plonasluoksnislazerinė sistemaDėl didelės vidutinės galios, didelės impulsų energijos ir puikios spindulių kokybės privalumų jis yra labai paklausus atosekundinės fizikos, medžiagų apdorojimo ir kitose mokslo bei pramonės srityse, todėl kelia didelį susirūpinimą visame pasaulyje.
Neseniai Kinijos tyrimų komanda panaudojo savarankiškai sukurtą plokštelių modulį ir regeneracinio stiprinimo technologiją, kad pasiektų didelio našumo (didelį stabilumą, didelę galią, aukštą spindulio kokybę, didelį efektyvumą) itin greitą plokštelę.lazerisišvestis. Dėl regeneracinio stiprintuvo ertmės konstrukcijos ir disko kristalo paviršiaus temperatūros bei mechaninio stabilumo valdymo ertmėje pasiekiama lazerio išvestis, kurios vieno impulso energija yra >300 μJ, impulso plotis <7 ps, vidutinė galia >150 W, o didžiausias šviesos konversijos efektyvumas gali siekti 61 %, o tai taip pat yra didžiausias iki šiol praneštas optinio konversijos efektyvumas. Spindulio kokybės koeficientas M2 <1,06 @ 150 W, 8 val. stabilumo RMS <0,33 %, šis pasiekimas žymi svarbią pažangą kuriant didelio našumo itin sparčius plokštelinius lazerius, kuris atvers daugiau galimybių didelio galingumo itin sparčiųjų lazerių taikymams.

Didelio pasikartojimo dažnio, didelės galios plokštelių regeneracijos stiprinimo sistema
Plokštelinio lazerinio stiprintuvo struktūra parodyta 1 paveiksle. Jį sudaro pluošto užsėjimo šaltinis, plonasluoksnė lazerio galvutė ir regeneracinio stiprintuvo ertmė. Kaip užsėjimo šaltinis buvo naudojamas iterbiu legiruotas pluošto osciliatorius, kurio vidutinė galia yra 15 mW, centrinis bangos ilgis – 1030 nm, impulso plotis – 7,1 ps, o pasikartojimo dažnis – 30 MHz. Plokštelinėje lazerio galvutėje naudojamas savadarbis Yb:YAG kristalas, kurio skersmuo – 8,8 mm, o storis – 150 µm, ir 48 taktų siurbimo sistema. Siurbimo šaltinis naudoja nulinio fonono linijos LD su 969 nm fiksavimo bangos ilgiu, kuris sumažina kvantinį defektą iki 5,8 %. Unikali aušinimo struktūra gali efektyviai aušinti plokštelės kristalą ir užtikrinti regeneracijos ertmės stabilumą. Regeneracinio stiprinimo ertmę sudaro Pockelso elementai (PC), plonasluoksniai poliarizatoriai (TFP), ketvirčio bangos plokštės (QWP) ir didelio stabilumo rezonatorius. Izoliatoriai naudojami siekiant apsaugoti sustiprintą šviesą nuo atvirkštinės užsėjimo šaltinio žalos. Izoliatoriaus struktūra, sudaryta iš TFP1, rotatoriaus ir pusbangės plokštelių (HWP), naudojama įvesties užsėjimo signalams ir sustiprintiems impulsams izoliuoti. Užsėjimo impulsas patenka į regeneracijos stiprinimo kamerą per TFP2. Bario metaborato (BBO) kristalai, PC ir QWP kartu sudaro optinį jungiklį, kuris periodiškai tiekia PC aukštą įtampą, kad selektyviai užfiksuotų užsėjimo impulsą ir skleistų jį pirmyn ir atgal ertmėje. Norimas impulsas virpesiais ertmėje ir yra efektyviai sustiprinamas sklindant pirmyn ir atgal, tiksliai reguliuojant dėžutės suspaudimo periodą.
Plokštelių regeneracijos stiprintuvas pasižymi geru išėjimo našumu ir atliks svarbų vaidmenį aukštos klasės gamybos srityse, tokiose kaip ekstremalaus ultravioletinio spinduliavimo litografija, atosekundinio siurblio šaltinis, 3C elektronika ir naujos energijos transporto priemonės. Tuo pačiu metu tikimasi, kad plokštelių lazerių technologija bus taikoma dideliems, itin galingiems įrenginiams.lazeriniai įrenginiai, suteikiant naujas eksperimentines priemones materijai formuoti ir tiksliai aptikti nanoskalės erdvės ir femtosekundės laiko skalėje. Siekdama patenkinti pagrindinius šalies poreikius, projekto komanda ir toliau daugiausia dėmesio skirs lazerinių technologijų inovacijoms, toliau sieks proveržio ruošiant strateginius didelės galios lazerinius kristalus ir efektyviai gerins lazerinių įrenginių nepriklausomus mokslinių tyrimų ir plėtros pajėgumus informacijos, energetikos, aukštos klasės įrangos ir kitose srityse.