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什么样的激光企业能成为大公司

  3超快盘片放大器

  第一台再生盘片放大器也是由瑞士联邦技术协会研制的。其实验达到的平均功率不超过1.35W,但峰值功率接近100MW。第二个产品开发项目的目标是提高输出功率,于是产生了世界第一台工业级50W皮秒红外激光器。第二代可在1030nm处达到100W功率,重复速率为200~800kHz,而在515nm处达到60W。图7(左)为这类激光器示意图,里面包括一个低功率锁模光纤种子源,一个再生盘片放大器,一个外置电光脉冲选择器,一个机械快门和一个频率转换装置。

  放大器里有一个小型环形腔,可提供大约60dB的增益,所以可以用低功率锁模光纤振荡器作种子源。第二代激光器中重新设计的盘片模块更加紧凑,可以承受上百瓦的泵浦功率(图7(右))。

  这款产品的稳定输出功率为100W,使用VBG后可将泵浦波长稳定在零声子线上,输出功率超过原来的1.5倍(见图8左边),量子缺陷是940nm标准泵浦波长的三分之一,图8右边是光斑质量情况。

  自2007年起,超快盘片激光器为微加工创造了新的可能性,如今,他们已经主导了工业加工领域。图9显示了一些钻孔和切割加工的例子。

  4展 望

  掺镱盘片激光技术可以产生更窄的脉冲,更高的脉冲能量和平均功率。目前,Yb:YAG盘片振荡器产生270fs和200fs脉冲的平均功率分别为45W和17W,Yb:LuScO3盘片振荡器产生235fs和142fs脉冲的功率分别为23W和7W。预计未来脉冲可以小于100fs,功率提升至千瓦量级。

  同样,盘片放大器也可以通过更换种子源产生亚皮秒脉冲,采用装有传输光栅的脉冲压缩设备可以使脉冲压缩至0.8ps,掺镱钨酸盐再生盘片放大器可以产生0.2ps脉冲。Yb:YAG材料产生的脉冲持续时间足以满足工业需求,所以Yb:YAG盘片激光器仍将在微加工方面占主导地位。

  对强场科学而言,光参量放大器需要高能量高功率的皮秒脉冲泵浦源。通过一个单级再生CPA系统的压缩可以使脉冲功率达到15GW,多程盘片放大器可以产生1J以上的能量,德国DESY公司生产的激光器达千瓦级平均功率。未来的盘片激光器将在强激光的产生方面占有重要地位。

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