3.5 千瓦飞秒光纤激光器
作者:管理员    发布于:2019-04-15 09:05:18    文字:【】【】【
摘要: 德国弗劳恩霍夫协会取得了飞秒激光器功率的新突破,实现了平均功率3.5 千瓦,430飞秒的高光束质量激光输出。新的飞秒激光器功率记录基于全光纤放大器设置,使用四个单独放大光束进行相干组合。未来他们还将向10kW的飞秒激光输出发起冲击。

 

目前,商用超快激光器已达到比较成熟的水平,各种型号层出不穷,平均功率轻松超过100 W。德国弗劳恩霍夫卓越高级光子源集团(Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources)的最新成果使激光设备用户有可能在未来几年能够使用几千瓦平均功率的超快激光器,该激光具有接近完美的光束质量。

德国弗劳恩霍夫协会将不少于12个弗劳恩霍夫研究所的部队联合起来。激光源由位于耶拿的夫琅禾费光学精密工程研究所(Fraunhofer IOF)和亚琛的夫琅禾费激光技术研究所(Fraunhofer ILT)开发。

201812月,弗劳恩霍夫IOF研究所和耶拿大学的团队展示了他们的最新记录:光纤激光系统平均功率为3.5 kW,放大后脉冲持续时间为430 fs。他们还指出该系统是可操作的,因为它具有干涉放大通道的自动空间和时间对准。近年来,Fraunhofer IOF和耶拿大学之间的合作取得了累累硕果,例如在2016年产生了200 W系统,6 fs脉冲和20174.3 kW单模连续波光纤激光器。未来他们还将向10kW的记录发起冲击。

新的飞秒激光器功率记录基于全光纤放大器设置,使用四个单独放大光束进行相干组合。光纤种子激光器发射波长为1047nm且重复频率为80MHz的脉冲,这些脉冲在被分成四个单独的光束之前被拉伸,成形和预放大到60 W的平均功率。这四个通道进入主放大器级,每个通道在976 nm处泵浦高达1.6 kW

在这种放大之后的主要技巧是:四个线性偏振光束以50/50分束器的树型配置相干耦合(或叠加)。这需要复杂的对准:三个光束配备有两个电动镜和一个平移台,每个都可以进行调整和光路长度校正。并且存在主动相位稳定以及空间和时间重叠的自动优化。

3.5千瓦飞秒激光的光束质量非常好:最终压缩前的光束质量(M²)在x方向上为1.07,在y方向上为1.06(见图)。在压缩之后,光束质量在x中略微减小到1.24,在y中减小到1.10。研究人员发现转向镜上的质量问题是导致光束质量略微变差的原因。

 

弗劳恩霍夫协会的两个应用实验室将于2019年开放

德国弗劳恩霍夫协会是一个“促进应用研究进步”的社会,他们仅仅是从事学术研究。Fraunhofer IOFFraunhofer ILT研究所的团队计划联合其他10个弗劳恩霍夫研究所,充分整理各自的激光源优势,启动先进光源应用实验室集群(The cluster Advanced Photon Sources),与外部合作伙伴和客户一起优化组织结构。这是一项极具野心而且非常有前景的计划。

应用实验室将为合作伙伴和客户提供源和相关的工艺技术,以开发他们的应用。耶拿团队还有更多的计划,建立一条生成相干极紫外(EUV)辐射的光束线。这将允许生物和半导体探针的高分辨率成像,还可能测试EUV光刻掩模。

Fraunhofer团队将开发新一代激光器,其平均功率高,脉冲短于1 ps,适用于工业应用。两个团队将开发光纤和磁盘或平板放大技术。与此同时,他们将致力于工艺技术和应用。亚琛和耶拿的应用实验室正在建设中,亚琛将于918日开业,而耶拿工厂计划于2019年第四季度开业。

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