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
ハイパワー超高速レーザーは、先端製造、情報、マイクロエレクトロニクス、生物医学、国防、軍事分野で広く使用されており、国家の科学技術革新と質の高い発展を促進するには、関連する科学研究が不可欠です。薄切りレーザーシステム高い平均パワー、大きなパルスエネルギー、優れたビーム品質という利点により、アト秒物理学、材料加工、その他の科学および産業分野で大きな需要があり、世界中の国々で広く関心を集めています。
最近、中国の研究チームは、自社開発のウェーハモジュールと再生増幅技術を使用して、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ました。レーザ出力。再生増幅器キャビティの設計と、キャビティ内のディスク結晶の表面温度と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、平均パワー>150Wのレーザー出力が達成されます。 、最高の光から光への変換効率は 61% に達する可能性があり、これはこれまでに報告されている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、高性能超高速ウェーハ レーザーにおける重要な進歩を示し、高出力超高速レーザー アプリケーションにさらなる可能性をもたらします。

高繰り返し周波数、高出力ウェーハ再生増幅システム
ウェハ レーザ増幅器の構造を図 1 に示します。これには、ファイバ シード ソース、薄スライス レーザ ヘッド、および再生増幅器キャビティが含まれています。平均パワー１５ｍＷ、中心波長１０３０ｎｍ、パルス幅７．１ｐｓ、繰り返し率３０ＭＨｚのイッテルビウムドープファイバ発振器をシード源として使用した。ウェハーレーザーヘッドは、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ます。ポンプ光源には、ロック波長 969 nm のゼロフォノン線 LD が使用されており、量子欠陥が 5.8% に減少します。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します。再生増幅キャビティは、ポッケルス セル (PC)、薄膜偏光子 (TFP)、4 分の 1 波長板 (QWP)、および高安定共振器で構成されます。アイソレータは、増幅された光がシードソースに逆ダメージを与えるのを防ぐために使用されます。 TFP1、回転子、半波長プレート (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ーに入ります。メタホウ酸バリウム (BBO) 結晶、PC、および QWP を組み合わせて光スイッチを形成し、PC に周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、キャビティ内を前後に伝播します。目的のパルスはキャビティ内で発振し、ボックスの圧縮期間を微調整することで往復伝播中に効果的に増幅されます。
ウェハ再生アンプは優れた出力性能を示しており、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、新エネルギー車などのハイエンド製造分野で重要な役割を果たします。同時に、ウエハーレーザー技術は大型超強力レーザーへの応用も期待されています。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での物質の形成と精密な検出のための新しい実験手段を提供します。国の主要なニーズに応えるという目標を掲げ、プロジェクトチームは引き続きレーザー技術革新に注力し、戦略的高出力レーザー結晶の準備をさらに突破し、レーザーデバイスの独立した研究開発能力を効果的に向上させます。情報、エネルギー、先端機器などの分野。