Високомощните свръхбързи лазери се използват широко в модерното производство, информацията, микроелектрониката, биомедицината, националната отбрана и военните полета, а свързаните научни изследвания са от решаващо значение за насърчаване на националните научни и технологични иновации и висококачествено развитие. Лазерните системи с тънък профил се използват широко в модерното производство, информацията, микроелектрониката, биомедицината, отбраната и военните области...
Високомощните свръхбързи лазери се използват широко в модерното производство, информацията, микроелектрониката, биомедицината, националната отбрана и военните области и т.н. Свързаните научни изследвания са от решаващо значение за насърчаване на националните научни и технологични иновации и висококачествено развитие. По силата на високата си средна мощност, голяма импулсна енергия и отлично качество на лъча, тънкослойната лазерна система има голямо търсене в научни и промишлени области като физика на атосекундите и обработка на материали и е получила голямо внимание от страни по целия свят. Понастоящем обаче все още има недостатъци в ключови технологии като подготовка на устройства за усилване на тънък филм, дизайн и опаковка на охладителна система и многотактова помпена система, които сериозно ограничават по-нататъшното развитие на високомощни свръхбързи тънкослойни лазери в Китай.
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, ширина на импулса<7 ps, and an average power >Реализирани са 150 W с максимална ефективност на оптично към оптично преобразуване от 61%, което също е най-високата ефективност на оптично към оптично преобразуване, докладвана до момента чрез регенеративно усилване на ултрабърз тънък филм и фактор на качеството на лъча на М2<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.
Резултатите са публикувани в High Power Laser Science and Engineering, Vol. 2, № 2, 2024 г. (Sizhi Xu, Yubo Gao, Xing Liu, Yewang Chen, Deqin Ouyang, Junqing Zhao, Minqiu Liu, Xu Wu, Chunyu Guo, Cangtang Wu и Yewang Chen). Chunyu Guo, Cangtao Zhou, Qitao Lue, Shuangchen Ruan. Пикосекунден регенеративен усилвател с тънък диск с висока честота на повторение и висока мощност[J]. High Power Laser Science and Engineering, 2024, 12(2): 02000e14).
Висока тежка честота и висока мощност на тънкодискова регенеративна усилвателна система
Фиг. 1 Система за регенеративно усилване с тънки люспи
Структурата на лазерния усилвател с тънки люспи е показана на Фиг. 1. Той включва източник на зародиш от влакна, тънкослойна лазерна глава и кухина за регенеративно усилване. Източникът на семена е оптичен осцилатор, легиран с итербий, със средна мощност 15 mW, централна дължина на вълната 1030 nm, ширина на импулса 7,1 ps и честота на повторение 30 MHz. Тънкослойната лазерна глава използва самоделен кристал Yb: YAG с диаметър 8,8 mm и дебелина 150 µm и 48-система за изпомпване на ход. Източникът на помпата използва 969 nm заключена дължина на вълната LD с нулев фонон, което намалява квантовия дефект до 5,8%. Уникална структура за разсейване на топлината ефективно охлажда ламеларния кристал и осигурява стабилността на регенерационната кухина. Кухината за регенеративно усилване се състои от Pockels Cell (PC), тънкослойни поляризатори (TFP), четвъртвълнови пластини (QWP) и силно стабилна резонансна кухина. Използва се изолатор (изолатор), за да се предотврати обръщането на усилената светлина и повредата на източника на зародиш. Структурата на изолатора, състояща се от TFP1, ротатор и полувълнови плочи (HWP), се използва за изолиране на входния зародиш от усиления импулс. Зародишният импулс навлиза в камерата за регенеративно усилване през TFP2. Кристал от бариев предубеден борат (BBO), PC и QWP се комбинират, за да образуват оптичен превключвател и периодично високо напрежение се прилага към PC за селективно улавяне на зародишния импулс, за да го разпространява напред-назад през кухината. Желаният импулс се осцилира в кухината чрез фина настройка на периода на прилагане на напрежението на кутията Pukel за ефективно усилване по време на двупосочно разпространение.
Фиг. 2 Изходна производителност на регенеративната усилвателна система за тънък филм
При 1 MHz регенеративният усилвател има максимална изходна мощност от 154,1 W, ефективност на оптичното към оптично преобразуване до 61%, фактор на качеството на лъча от MX2=1.05 и MY 2=1.06 при най-висока мощност и 8-часова стабилност на мощността от RMS < 0,33%.
