3.5 千瓦飛秒光纖激光器
作者:管理員    發布于:2019-04-15 09:05:18    文字:【】【】【
摘要: 德國弗勞恩霍夫協會取得了飛秒激光器功率的新突破,實現了平均功率3.5 千瓦,430飛秒的高光束質量激光輸出。新的飛秒激光器功率記錄基于全光纖放大器設置,使用四個單獨放大光束進行相幹組合。未來他們還将向10kW的飛秒激光輸出發起沖擊。

 

目前,商用超快激光器已達到比較成熟的水平,各種型号層出不窮,平均功率輕松超過100 W。德國弗勞恩霍夫卓越高級光子源集團(Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources)的最新成果使激光設備用戶有可能在未來幾年能夠使用幾千瓦平均功率的超快激光器,該激光具有接近完美的光束質量。

德國弗勞恩霍夫協會将不少于12個弗勞恩霍夫研究所的部隊聯合起來。激光源由位于耶拿的夫琅禾費光學精密工程研究所(Fraunhofer IOF)和亞琛的夫琅禾費激光技術研究所(Fraunhofer ILT)開發。

201812月,弗勞恩霍夫IOF研究所和耶拿大學的團隊展示了他們的最新記錄:光纖激光系統平均功率為3.5 kW,放大後脈沖持續時間為430 fs。他們還指出該系統是可操作的,因為它具有幹涉放大通道的自動空間和時間對準。近年來,Fraunhofer IOF和耶拿大學之間的合作取得了累累碩果,例如在2016年産生了200 W系統,6 fs脈沖和20174.3 kW單模連續波光纖激光器。未來他們還将向10kW的記錄發起沖擊。

新的飛秒激光器功率記錄基于全光纖放大器設置,使用四個單獨放大光束進行相幹組合。光纖種子激光器發射波長為1047nm且重複頻率為80MHz的脈沖,這些脈沖在被分成四個單獨的光束之前被拉伸,成形和預放大到60 W的平均功率。這四個通道進入主放大器級,每個通道在976 nm處泵浦高達1.6 kW

在這種放大之後的主要技巧是:四個線性偏振光束以50/50分束器的樹型配置相幹耦合(或疊加)。這需要複雜的對準:三個光束配備有兩個電動鏡和一個平移台,每個都可以進行調整和光路長度校正。并且存在主動相位穩定以及空間和時間重疊的自動優化。

3.5千瓦飛秒激光的光束質量非常好:最終壓縮前的光束質量(M²)在x方向上為1.07,在y方向上為1.06(見圖)。在壓縮之後,光束質量在x中略微減小到1.24,在y中減小到1.10。研究人員發現轉向鏡上的質量問題是導緻光束質量略微變差的原因。

 

弗勞恩霍夫協會的兩個應用實驗室将于2019年開放

德國弗勞恩霍夫協會是一個“促進應用研究進步”的社會,他們僅僅是從事學術研究。Fraunhofer IOFFraunhofer ILT研究所的團隊計劃聯合其他10個弗勞恩霍夫研究所,充分整理各自的激光源優勢,啟動先進光源應用實驗室集群(The cluster Advanced Photon Sources),與外部合作夥伴和客戶一起優化組織結構。這是一項極具野心而且非常有前景的計劃。

應用實驗室将為合作夥伴和客戶提供源和相關的工藝技術,以開發他們的應用。耶拿團隊還有更多的計劃,建立一條生成相幹極紫外(EUV)輻射的光束線。這将允許生物和半導體探針的高分辨率成像,還可能測試EUV光刻掩模。

Fraunhofer團隊将開發新一代激光器,其平均功率高,脈沖短于1 ps,适用于工業應用。兩個團隊将開發光纖和磁盤或平闆放大技術。與此同時,他們将緻力于工藝技術和應用。亞琛和耶拿的應用實驗室正在建設中,亞琛将于918日開業,而耶拿工廠計劃于2019年第四季度開業。

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