高性能超高速ウェーハレーザー技術

高性能超高速ウェーハレーザー技術
高出力超高速レーザー先端製造、情報、マイクロエレクトロニクス、バイオメディカル、国防、軍事分野で広く利用されており、関連する科学研究は国家の科学技術革新と高品質な発展を促進するために不可欠です。薄切片レーザーシステム高い平均出力、大きなパルスエネルギー、優れたビーム品質などの利点により、アト秒物理学、材料処理などの科学産業分野で大きな需要があり、世界中の国々から広く関心を集めています。
最近、中国の研究チームが独自に開発したウェーハモジュールと再生増幅技術を利用して、高性能（高安定性、高出力、高ビーム品質、高効率）の超高速ウェーハを実現した。レーザ再生増幅器共振器の設計と共振器内ディスク結晶の表面温度および機械的安定性の制御により、単一パルスエネルギー＞300μJ、パルス幅＜7ps、平均出力＞150Wのレーザー出力を達成し、光から光への変換効率は61%に達しました。これは、これまでに報告された最高の光変換効率でもあります。ビーム品質係数M2＜1.06@150W、8時間安定性RMS＜0.33%というこの成果は、高性能超高速ウエハレーザーにおける重要な進歩を示しており、高出力超高速レーザーの応用にさらなる可能性をもたらすでしょう。

高繰り返し周波数、高出力ウェーハ再生増幅システム
ウェーハレーザー増幅器の構造を図1に示す。これは、ファイバーシード光源、薄スライスレーザーヘッド、および再生増幅器キャビティを含む。シード光源として、平均出力15mW、中心波長1030nm、パルス幅7.1ps、繰り返し周波数30MHzのイッテルビウム添加ファイバー発振器を使用した。ウェーハレーザーヘッドは、直径8.8mm、厚さ150µmの自家製Yb：YAG結晶と48ストロークポンピングシステムを使用している。ポンプ光源は、969nmのロック波長を持つゼロフォノンラインLDを使用し、量子欠陥を5.8％に低減します。独自の冷却構造により、ウェーハ結晶を効果的に冷却し、再生キャビティの安定性を確保できます。再生増幅空洞は、ポッケルスセル（PC）、薄膜偏光子（TFP）、1/4波長板（QWP）、および高安定共振器で構成されています。アイソレータは、増幅された光がシード光源に逆方向に損傷を与えるのを防ぐために使用されます。TFP1、回転子、および1/2波長板（HWP）で構成されるアイソレータ構造は、入力シードと増幅パルスを分離するために使用されます。シードパルスはTFP2を介して再生増幅チャンバに入ります。メタホウ酸バリウム（BBO）結晶、PC、およびQWPは、PCに定期的に高電圧を印加してシードパルスを選択的に捕捉し、空洞内を往復伝播させる光スイッチを形成するために組み合わされています。目的のパルスは空洞内で振動し、ボックスの圧縮周期を微調整することにより、往復伝播中に効果的に増幅されます。
ウェーハ再生増幅器は優れた出力特性を示し、極端紫外線リソグラフィー、アト秒励起光源、3Cエレクトロニクス、新エネルギー自動車などのハイエンド製造分野で重要な役割を果たすと期待されています。同時に、ウェーハレーザー技術は、大型超高出力レーザーへの応用が期待されています。レーザー装置ナノスケールの空間スケールとフェムト秒の時間スケールにおける物質の形成と微細検出のための新たな実験手段を提供します。国の主要なニーズに応えることを目標に、プロジェクトチームは引き続きレーザー技術の革新に注力し、戦略的な高出力レーザー結晶の製造をさらに進展させ、情報、エネルギー、ハイエンド機器などの分野におけるレーザーデバイスの自主研究開発能力を効果的に向上させます。