高性能超高速ウェハーレーザー技術

高性能超高速ウェハレーザー技術
高出力超高速レーザー薄切りは、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、関連する科学研究は、国家の科学技術革新と質の高い発展を促進するために不可欠です。レーザーシステム平均出力が高く、パルスエネルギーが大きく、ビーム品質が優れているという利点から、アト秒物理学、材料加工、その他の科学・産業分野で大きな需要があり、世界各国から広く注目されている。
最近、中国の研究チームは、独自開発のウェハーモジュールと再生増幅技術を用いて、高性能（高安定性、高出力、高ビーム品質、高効率）の超高速ウェハーを実現した。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 >300 μJ、パルス幅 <7 ps、平均出力 >150 W のレーザー出力が実現され、最高光-光変換効率は 61% に達し、これはこれまで報告されている中で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% という成果は、高性能超高速ウェーハレーザーの重要な進歩を示しており、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、高出力ウェハ再生増幅システム
ウェハー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、薄型レーザーヘッド、および再生増幅共振器から構成される。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。ウェハーレーザーヘッドには、直径8.8mm、厚さ150µmの自作Yb:YAG結晶と48ストロークのポンピングシステムを使用した。ポンプ光源には、量子欠陥を5.8%に低減する969nmのロック波長を持つゼロフォノン線LDを使用した。独自の冷却構造により、ウェハー結晶を効果的に冷却し、再生共振器の安定性を確保できる。再生増幅空洞は、ポッケルスセル（PC）、薄膜偏光子（TFP）、四分の一波長板（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を逆損傷するのを防ぐために使用されます。TFP1、回転子、および半波長板（HWP）からな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が組み合わさっ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、空洞内で往復伝搬させます。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で往復伝搬中に効果的に増幅されます。
ウェハ再生増幅器は優れた出力性能を示し、極端紫外線リソグラフィ、アト秒ポンプ光源、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すでしょう。同時に、ウェハレーザー技術は、大型超高出力レーザーへの応用が期待されています。レーザー装置これにより、ナノスケール空間スケールおよびフェムト秒時間スケールでの物質の形成と精密検出のための新しい実験手段が提供されます。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レーザー技術革新に引き続き注力し、戦略的な高出力レーザー結晶の準備をさらに突破し、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。