تقنية ليزر الرقاقات فائقة السرعة عالية الأداء

رقاقة فائقة السرعة عالية الأداءتقنية الليزر
طاقة عاليةالليزر فائق السرعةتُستخدم هذه التقنيات على نطاق واسع في مجالات التصنيع المتقدم، والمعلومات، والإلكترونيات الدقيقة، والطب الحيوي، والدفاع الوطني، والمجالات العسكرية، ويُعد البحث العلمي ذو الصلة أمرًا حيويًا لتعزيز الابتكار العلمي والتكنولوجي الوطني والتنمية عالية الجودة.نظام ليزربفضل مزاياها المتمثلة في القدرة المتوسطة العالية، وطاقة النبض الكبيرة، وجودة الشعاع الممتازة، هناك طلب كبير عليها في فيزياء الأتوثانية، ومعالجة المواد، وغيرها من المجالات العلمية والصناعية، وقد حظيت باهتمام واسع من قبل دول العالم أجمع.
في الآونة الأخيرة، استخدم فريق بحثي في ​​الصين وحدة رقائق مطورة ذاتيًا وتقنية تضخيم تجديدي لتحقيق رقائق فائقة السرعة عالية الأداء (استقرار عالٍ، طاقة عالية، جودة شعاع عالية، كفاءة عالية)ليزربفضل تصميم تجويف مضخم التجديد والتحكم في درجة حرارة سطح البلورة القرصية داخل التجويف واستقرارها الميكانيكي، تم تحقيق خرج ليزري بطاقة نبضة مفردة تزيد عن 300 ميكرو جول، وعرض نبضة أقل من 7 بيكو ثانية، وقدرة متوسطة تزيد عن 150 واط، مع أعلى كفاءة تحويل ضوئي تصل إلى 61%، وهي أعلى كفاءة تحويل ضوئي مُسجلة حتى الآن. وبمعامل جودة شعاع M² أقل من 1.06 عند 150 واط، واستقرار RMS أقل من 0.33% لمدة 8 ساعات، يُمثل هذا الإنجاز تقدمًا هامًا في ليزر الرقاقات فائق السرعة عالي الأداء، مما سيوفر إمكانيات أوسع لتطبيقات الليزر فائق السرعة عالي القدرة.

نظام تضخيم عالي التردد وعالي الطاقة لتجديد الرقاقات
يوضح الشكل 1 بنية مضخم ليزر الرقاقة. ويتضمن مصدر بذرة ليفي، ورأس ليزر رقيق، وتجويف مضخم تجديدي. استُخدم مذبذب ليفي مُطعّم بالإيتربيوم بقدرة متوسطة 15 ميلي واط، وطول موجي مركزي 1030 نانومتر، وعرض نبضة 7.1 بيكو ثانية، ومعدل تكرار 30 ميجاهرتز كمصدر بذرة. يستخدم رأس ليزر الرقاقة بلورة Yb:YAG محلية الصنع بقطر 8.8 ملم وسُمك 150 ميكرومتر، ونظام ضخ ذي 48 شوطًا. يستخدم مصدر الضخ ليزرًا ثنائيًا (LD) ذو خط صفري فونوني بطول موجي ثابت 969 نانومتر، مما يقلل العيب الكمي إلى 5.8%. تعمل بنية التبريد الفريدة على تبريد بلورة الرقاقة بكفاءة، وتضمن استقرار تجويف التجديد. يتكون تجويف التضخيم التجديدي من خلايا بوكلز (PC)، ومستقطبات الأغشية الرقيقة (TFP)، وألواح ربع موجة (QWP)، ورنان عالي الاستقرار. تُستخدم العوازل لمنع الضوء المُضخّم من إتلاف مصدر الإشارة. ويُستخدم هيكل عازل يتكون من TFP1، ومُدوّر، وألواح نصف موجة (HWP) لعزل إشارات الإدخال والنبضات المُضخّمة. تدخل نبضة الإشارة إلى حجرة التضخيم التجديدي عبر TFP2. تتحد بلورات ميتابورات الباريوم (BBO)، وخلايا بوكلز، وألواح ربع الموجة لتشكيل مفتاح بصري يُطبّق جهدًا عاليًا دوريًا على خلايا بوكلز لالتقاط نبضة الإشارة بشكل انتقائي ونشرها ذهابًا وإيابًا في التجويف. تتذبذب النبضة المطلوبة في التجويف ويتم تضخيمها بفعالية أثناء دورة الانتشار من خلال ضبط دقيق لفترة ضغط الصندوق.
يُظهر مُضخّم تجديد الرقاقة أداءً جيدًا في الإخراج، وسيلعب دورًا هامًا في مجالات التصنيع المتطورة مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى، ومصدر ضخ الأتوثانية، والإلكترونيات الإلكترونية، ومركبات الطاقة الجديدة. في الوقت نفسه، من المتوقع تطبيق تقنية ليزر الرقاقة على أجهزة ليزر فائقة القوة وكبيرة الحجم.أجهزة الليزريوفر هذا المشروع وسيلة تجريبية جديدة لتكوين المادة والكشف الدقيق عنها على مستوى النانو في الفضاء وعلى مستوى الفيمتوثانية في الزمن. وانطلاقاً من هدف تلبية الاحتياجات الرئيسية للبلاد، سيواصل فريق المشروع التركيز على ابتكار تقنيات الليزر، وتحقيق مزيد من التقدم في إعداد بلورات الليزر الاستراتيجية عالية الطاقة، وتعزيز قدرات البحث والتطوير المستقلة لأجهزة الليزر في مجالات المعلومات والطاقة والمعدات المتطورة وغيرها.