【Messnetz Forschungs- und EntwicklungsnachrichtenKürzlich hat das Team von Forschern Pay Yuhui, Forscher Cao Huabao und stellvertretenden Forschern Liu Keyang im nationalen Schlüssellabor für Ultraschnelle Lichtwissenschaft und Technologie neue Fortschritte bei Ultraschnellen Dünnschichtlasern mit hoher Frequenz und hoher Energie erzielt, die Forschungsergebnisse wurden in Optics Letters veröffentlicht.
Hochfrequenz-und hohe Energie-Pikosekunden-Dünnschicht-Laser kann mittel- und infrarot-kurz-Zyklus-Pikosekunden-Laser durch den Frequenzumwandlungsprozess erzeugen, der von der Wissenschaft als "dritte Generation" Pikosekunden-Lasertechnologie bezeichnet wird, ist eine wichtige Antriebsquelle für die Erzeugung von leistungsstarken Atosekundenlichtquellen. Derzeit wird der kommerzielle Yb: YAG-Dünnschicht-Laser mit einer indirekten Kühlungstechnologie mit Hitzesenkung verwendet, dessen Kernprozess Dünnschicht-Kristall und die Bindetechnologie mit Hitzesenkung sind schwierig und hohe Schwellen, die die autonome Entwicklung der High-End-Ultraschnelllaserausrüstung in China langfristig einschränken.
Um diese Herausforderung zu lösen, hat das Team innovativ den Weg der direkten flüssigkeitsgekühlten 100-Mikrometer-Yb: YAG-Dünnschicht-Kristall-Technologie angewendet, um die Flaschenhalse des Prozesses mit hoher Leistung und hoher Energie-Dünnschicht-Laserkopf zu durchbrechen und den gesamten autonomen Kernprozess der Kette zu beherrschen.
Bei der Konstruktion des Laserkopfs integriert das Team mehrere Flächen in denselben Laserkopf, um die Wärmeextraktionskapazität zu erhöhen, indem die Anzahl der Kühlmittelkanäle und die Kühlmitteldurchflussgeschwindigkeit erhöht wird; Die Verwendung von Strahlübertragungs-Verstärkungsmedien zur Verringerung der Strahlverzerrung durch die thermische Veränderung des Materials, die flexible Klemmung erleichtert die Veränderung, die nach der thermischen Ausdehnung des Materials verursacht wird, und gewährleistet eine stabile Ausgabe der hohen Strahlqualität; In Kombination mit der Mehrtakt-Pumpenstruktur wird der Halbleiter-Pumpenlaser vollständig absorbiert, um das kompakte Konstruktionsdesign des Dünnschicht-Laserkopfes zu erreichen.
Auf der Grundlage der Technologie der Tsiching-Impulsverstärkung (CPA) baute das Team mit einem eigenständig entwickelten, direkt flüssigkeitsgekühlten Dünnschicht-Laserkopf Yb:YAG einen Ringregenerationsverstärker mit einem einzigen Laserkopf auf, der eine Wiederholfrequenz von 1 kHz, eine durchschnittliche Leistung von >200 W und eine Impulsenergie von >200 mJ mit einer Pikosekundenlaserausgang erreicht, die den Parametern des Produkts Dira-200 der deutschen Firma TRUMPF entspricht. Dies ist derzeit die höchste Energie, die international mit direkten flüssigkeitsgekühlten Yb:YAG-Dünnschicht-Laserköpfen bei schweren Frequenzen von kHz erreicht wird.
Liu Keyang erklärte: "Die indirekte Wärmeabkühlung von kommerziellen Produkten besteht darin, dünne Kristalle auf der Wärmeabkühlungsbasis zu schweißen, was sehr hohe Anforderungen an das Schweißen erfordert. Unsere technische Route ermöglicht einen schnellen und stabilen Fluss der Kühlflüssigkeit direkt an der Kristalloberfläche. Die erzeugte Wärme wird direkt von der strömenden Kühlflüssigkeit entfernt, was die Wärmeabkühlungseffizienz verbessert, ohne die Strahlqualität zu beeinträchtigen, während die Gerätestruktur kompakt ist und die erreichten Parameterindikatoren mit internationalen ähnlichen Produkten vergleichbar sind".
Dieses Ergebnis bietet einen völlig neuen technologischen Weg für die autonome Steuerung von High-End-Ultraschnelllaserausrüstungen in China und wird den Aufbau der wichtigen wissenschaftlichen und technologischen Infrastruktur in den relevanten Ländern eine solide technische Unterstützung bieten.
