Ултрабрзи ласери велике снаге се широко користе у напредној производњи, информацијама, микроелектроници, биомедицини, националној одбрани и војним областима, а сродна научна истраживања су кључна за промовисање националних научних и технолошких иновација и висококвалитетног развоја. Ласерски системи танког пресека се широко користе у напредној производњи, информацијама, микроелектроници, биомедицини, одбрани и војним областима...
Ултрабрзи ласери велике снаге се широко користе у напредној производњи, информацијама, микроелектроници, биомедицини, националној одбрани и војним областима, итд. Сродна научна истраживања су кључна за промовисање националних научних и технолошких иновација и висококвалитетног развоја. Због своје високе просечне снаге, велике енергије импулса и одличног квалитета зрака, танкослојни ласерски систем има велику потражњу у научним и индустријским областима као што су физика атосекунде и обрада материјала, и добио је велику пажњу земаља широм света. Међутим, тренутно још увек постоје недостаци у кључним технологијама као што су припрема уређаја за појачање танког филма, дизајн и паковање система за хлађење и вишетактни пумпни систем, који озбиљно ограничавају даљи развој ултрабрзих ласера са танким филмом велике снаге у Кина.
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 μЈ, ширина импулса<7 ps, and an average power >Остварено је 150 В, са максималном ефикасношћу оптичке конверзије од 61%, што је уједно и највећа ефикасност оптичке конверзије до сада пријављена регенеративним појачавањем ултра брзог танког филма и фактором квалитета зрака од 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.
Резултати су објављени у Хигх Повер Ласер Сциенце анд Енгинееринг, Вол. 2, бр. 2, 2024 (Сизхи Ксу, Иубо Гао, Ксинг Лиу, Иеванг Цхен, Декин Оуианг, Јункинг Зхао, Минкиу Лиу, Ксу Ву, Цхуниу Гуо, Цангтанг Ву и Иеванг Цхен). Цхуниу Гуо, Цангтао Зхоу, Китао Луе, Схуангцхен Руан. Регенеративно појачало са пикосекундним танким диском са високом стопом понављања и високом снагом [Ј ]. Ласерска наука и инжењерство велике снаге, 2024, 12(2): 02000е14).
Систем регенеративног појачала високе фреквенције и велике снаге са танким диском
Слика 1 Систем регенеративног појачања танких пахуљица
Структура ласерског појачивача са танким пахуљицама је приказана на слици 1. Садржи извор семена влакана, танкослојну ласерску главу и регенеративну шупљину за појачавање. Извор семена је осцилатор влакана допираног итербијумом са просечном снагом од 15 мВ, централном таласном дужином од 1030 нм, ширином импулса од 7,1 пс и фреквенцијом понављања од 30 МХз. Ласерска глава са танким филмом користи домаћи Иб:ИАГ кристал пречника 8,8 мм и дебљине 150 µм и 48-систем за пумпање. Извор пумпе користи линију ЛД са закључаном таласном дужином од 969 нм, која смањује квантни дефект на 5,8%. Јединствена структура дисипације топлоте ефикасно хлади ламеларни кристал и обезбеђује стабилност регенерационе шупљине. Шупљина за регенеративно појачање састоји се од Покелсове ћелије (ПЦ), танкослојних поларизатора (ТФП), четвртталасних плоча (КВП) и високо стабилне резонантне шупљине. Изолатор (изолатор) се користи да спречи појачано светло да се окрене и оштети извор семена. Структура изолатора која се састоји од ТФП1, ротатора и полуталасних плоча (ХВП) се користи за изоловање улазног семена од појачаног импулса. Импулс семена улази у комору за регенеративну амплификацију преко ТФП2. Кристал баријумовог бората (ББО), ПЦ и КВП се комбинују да би формирали оптички прекидач, а периодични високи напон се примењује на ПЦ да би селективно ухватио импулс семена да би га пропагирао напред-назад кроз шупљину. Жељени импулс се осцилује у шупљини финим подешавањем периода примене напона Пукел кутије за ефикасно појачање током кружног ширења.
Слика 2 Излазне перформансе система регенеративног појачала за танкослојни филм
На 1 МХз, регенеративно појачало има максималну излазну снагу од 154,1 В, ефикасност оптичке конверзије до 61%, фактор квалитета зрака МКС2=1.05 и МИ 2=1.06 при највећој снази и 8-сатну стабилност снаге РМС < 0,33%.
