رقاقة فائقة السرعة وعالية الأداءتكنولوجيا الليزر
عالية الطاقةالليزر فائق السرعةتُستخدم على نطاق واسع في مجالات التصنيع المتقدم، والمعلومات، والإلكترونيات الدقيقة، والطب الحيوي، والدفاع الوطني، والمجالات العسكرية. ويُعدّ البحث العلمي ذو الصلة حيويًا لتعزيز الابتكار العلمي والتكنولوجي الوطني والتنمية عالية الجودة.نظام الليزربفضل مزاياها المتمثلة في متوسط القدرة العالية وطاقة النبض الكبيرة وجودة الشعاع الممتازة، تتمتع مادة البوليمر النانوية النانوية بطلب كبير في فيزياء الأتوثانية ومعالجة المواد وغيرها من المجالات العلمية والصناعية، وقد أثارت اهتمامًا واسعًا من قبل البلدان في جميع أنحاء العالم.
في الآونة الأخيرة، استخدم فريق بحثي في الصين وحدة رقاقة تم تطويرها ذاتيًا وتقنية التضخيم التجديدي لتحقيق رقاقة فائقة السرعة عالية الأداء (استقرار عالي، طاقة عالية، جودة شعاع عالية، كفاءة عالية).الليزرمن خلال تصميم تجويف مُضخِّم التجديد والتحكم في درجة حرارة سطح البلورة القرصية واستقرارها الميكانيكي، يتم تحقيق خرج ليزر بطاقة نبضة واحدة >300 ميكروجول، وعرض نبضة <7 بيسكول، ومتوسط قدرة >150 واط، ويمكن أن تصل أعلى كفاءة تحويل ضوئي إلى ضوء إلى 61%، وهي أيضًا أعلى كفاءة تحويل ضوئي مُسجَّلة حتى الآن. معامل جودة الشعاع M2 <1.06 عند 150 واط، ومعامل التربيع الجذري لاستقرار 8 ساعات <0.33%، يُمثل هذا الإنجاز تقدمًا هامًا في ليزر الرقاقة فائق السرعة عالي الأداء، مما سيوفر إمكانيات أكبر لتطبيقات الليزر فائق السرعة عالي الطاقة.
نظام تضخيم تجديد الرقاقة بترددات تكرار عالية وطاقة عالية
يوضح الشكل 1 بنية مُضخِّم ليزر الرقاقة. ويشمل مصدرًا لبذرة الألياف، ورأس ليزر شريحة رقيقة، وتجويف مُضخِّم مُجدِّد. استُخدم مُذبذب ألياف مُشبَّع بالإيتربيوم، بمتوسط قدرة 15 ميلي واط، وطول موجي مركزي 1030 نانومتر، وعرض نبضة 7.1 بيكوات، ومعدل تكرار 30 ميجاهرتز كمصدر للبذرة. يستخدم رأس ليزر الرقاقة بلورة Yb:YAG محلية الصنع بقطر 8.8 مم وسمك 150 ميكرومتر، ونظام ضخ 48 شوطًا. يستخدم مصدر المضخة خط LD خالٍ من الفونون بطول موجي مُغلق 969 نانومتر، مما يُقلل من عيب الكم إلى 5.8%. يُمكن لهيكل التبريد الفريد تبريد بلورة الرقاقة بفعالية، ويضمن استقرار تجويف التجديد. يتكون تجويف التضخيم التجديدي من خلايا بوكلز (PC)، ومستقطبات الأغشية الرقيقة (TFP)، وصفائح ربع الموجة (QWP)، ومرنان عالي الاستقرار. تُستخدم العوازل لمنع الضوء المُضخّم من إتلاف مصدر البذرة عكسيًا. يُستخدم هيكل عازل يتكون من TFP1، وصفائح دوارة، وصفائح نصف الموجة (HWP) لعزل البذرة المُدخلة والنبضات المُضخّمة. تدخل نبضة البذرة إلى حجرة تضخيم التضخيم التجديدي عبر TFP2. تتحد بلورات ميتابورات الباريوم (BBO)، وPC، وQWP لتكوين مفتاح بصري يُطبّق جهدًا عاليًا بشكل دوري على PC لالتقاط نبضة البذرة بشكل انتقائي ونشرها ذهابًا وإيابًا في التجويف. تتذبذب النبضة المطلوبة في التجويف، ويتم تضخيمها بفعالية أثناء الانتشار ذهابًا وإيابًا عن طريق الضبط الدقيق لفترة ضغط الصندوق.
يُظهر مُضخّم تجديد الرقاقة أداءً جيدًا في الإنتاج، وسيلعب دورًا هامًا في مجالات التصنيع المتطورة، مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية الشديدة، ومصدر مضخات الأتوثانية، وإلكترونيات 3C، ومركبات الطاقة الجديدة. في الوقت نفسه، من المتوقع تطبيق تقنية ليزر الرقاقة على المركبات الكبيرة فائقة القدرة.أجهزة الليزريوفر المشروع وسيلة تجريبية جديدة لتكوين المادة والكشف الدقيق عنها على مقياس الفضاء النانوي ومقياس الزمن الفمتوثانية. بهدف تلبية الاحتياجات الرئيسية للبلاد، سيواصل فريق المشروع التركيز على ابتكار تكنولوجيا الليزر، وتحقيق تقدم كبير في إعداد بلورات الليزر الاستراتيجية عالية القدرة، وتحسين قدرات البحث والتطوير المستقل لأجهزة الليزر بشكل فعال في مجالات المعلومات والطاقة والمعدات المتطورة وغيرها.
وقت النشر: ٢٨ مايو ٢٠٢٤