تقنية ليزر الويفر فائقة السرعة عالية الأداء

رقاقة فائقة السرعة عالية الأداءتكنولوجيا الليزر
عالية الطاقةليزر فائق السرعةوتستخدم على نطاق واسع في التصنيع المتقدم والمعلومات والالكترونيات الدقيقة والطب الحيوي والدفاع الوطني والمجالات العسكرية، والبحث العلمي ذو الصلة أمر حيوي لتعزيز الابتكار العلمي والتكنولوجي الوطني والتنمية عالية الجودة. شريحة رقيقةنظام الليزربفضل مزاياه المتمثلة في متوسط ​​الطاقة العالية وطاقة النبض الكبيرة وجودة الشعاع الممتازة، فإنه يحظى بطلب كبير في فيزياء الأتوثانية ومعالجة المواد وغيرها من المجالات العلمية والصناعية، وقد حظي باهتمام واسع النطاق من قبل البلدان في جميع أنحاء العالم.
في الآونة الأخيرة، استخدم فريق بحث في الصين وحدة الرقاقة المطورة ذاتيًا وتقنية التضخيم المتجدد لتحقيق رقاقة فائقة السرعة وعالية الأداء (استقرار عالٍ، طاقة عالية، جودة شعاع عالية، كفاءة عالية).الليزرالإخراج. من خلال تصميم تجويف مضخم التجديد والتحكم في درجة حرارة السطح والاستقرار الميكانيكي لبلورة القرص في التجويف، يتم تحقيق إخراج الليزر لطاقة نبضة واحدة > 300 ميكروجول، وعرض النبضة <7 ps، ومتوسط ​​الطاقة > 150 واط ، ويمكن أن تصل أعلى كفاءة تحويل من الضوء إلى الضوء إلى 61%، وهي أيضًا أعلى كفاءة تحويل بصري تم الإبلاغ عنها حتى الآن. عامل جودة الشعاع M2<1.06@150W، وثبات RMS لمدة 8 ساعات <0.33%، يمثل هذا الإنجاز تقدمًا مهمًا في ليزر الرقاقات فائق السرعة عالي الأداء، والذي سيوفر المزيد من الإمكانيات لتطبيقات الليزر فائق السرعة عالي الطاقة.

ارتفاع تردد التكرار، نظام تضخيم تجديد رقاقة عالية الطاقة
يظهر الشكل 1 هيكل مضخم ليزر الرقاقة. وهو يشتمل على مصدر بذور ألياف ورأس ليزر ذو شريحة رفيعة وتجويف مضخم متجدد. تم استخدام مذبذب ألياف مخدر بالإيتربيوم بقدرة متوسطة تبلغ 15 ميجاوات وطول موجة مركزي يبلغ 1030 نانومتر وعرض نبض قدره 7.1 ps ومعدل تكرار قدره 30 ميجاهرتز كمصدر للبذور. يستخدم رأس ليزر الرقاقة بلورة Yb: YAG محلية الصنع بقطر 8.8 ملم وسمك 150 ميكرومتر ونظام ضخ 48 شوطًا. يستخدم مصدر المضخة خط صفر فونون LD بطول موجة قفل 969 نانومتر، مما يقلل من العيب الكمي إلى 5.8%. يمكن لهيكل التبريد الفريد تبريد بلورة الرقاقة بشكل فعال وضمان استقرار تجويف التجديد. يتكون تجويف التضخيم المتجدد من خلايا Pockels (PC)، ومستقطبات الأغشية الرقيقة (TFP)، وألواح ربع الموجة (QWP) ومرنان عالي الثبات. تُستخدم العوازل لمنع الضوء المضخم من الإضرار العكسي بمصدر البذور. يتم استخدام هيكل عازل يتكون من TFP1 وRotator وألواح نصف موجة (HWP) لعزل بذور المدخلات والبقول المضخمة. يدخل نبض البذور إلى غرفة تضخيم التجديد عبر TFP2. تتحد بلورات الباريوم ميتابورات (BBO) والكمبيوتر الشخصي وQWP لتشكل مفتاحًا ضوئيًا يطبق جهدًا عاليًا بشكل دوري على الكمبيوتر الشخصي لالتقاط نبض البذور بشكل انتقائي ونشره ذهابًا وإيابًا في التجويف. يتأرجح النبض المطلوب في التجويف ويتم تضخيمه بشكل فعال أثناء الانتشار ذهابًا وإيابًا عن طريق ضبط فترة ضغط الصندوق بدقة.
يُظهر مضخم تجديد الرقاقة أداءً جيدًا للإخراج وسيلعب دورًا مهمًا في مجالات التصنيع المتطورة مثل الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى ومصدر مضخة الأتوسيكوند والإلكترونيات 3C ومركبات الطاقة الجديدة. وفي الوقت نفسه، من المتوقع أن يتم تطبيق تكنولوجيا الليزر الرقاقة على أجهزة كبيرة فائقة القوةأجهزة الليزرمما يوفر وسيلة تجريبية جديدة لتكوين المادة واكتشافها بدقة على مقياس الفضاء النانوي ومقياس الفيمتو ثانية. بهدف تلبية الاحتياجات الرئيسية للبلاد، سيواصل فريق المشروع التركيز على ابتكار تكنولوجيا الليزر، وتحقيق المزيد من التقدم في إعداد بلورات الليزر الإستراتيجية عالية الطاقة، وتحسين قدرة البحث والتطوير المستقلة لأجهزة الليزر بشكل فعال. مجالات المعلومات والطاقة والمعدات المتطورة وما إلى ذلك.