O Instituto de Máquinas Opticas de Xi'an da Academia Chinesa de Ciências faz novos progressos no laser de folha fina ultra-rápida de alta frequência e alta energia

O laser de alta frequência e alta energia de picossegundos finas pode produzir um laser de picossegundos de médio e pequeno período de infravermelho através do processo de conversão de frequência, conhecido pela comunidade acadêmica como a tecnologia de laser de picossegundos de "terceira geração", é uma fonte importante de impulsionamento para a produção de fontes de luz de alto desempenho. Atualmente, o laser de folha fina Yb: YAG comercial está usando a linha de tecnologia de resfriamento indireto de afundamento térmico, o seu processo principal é difícil e a tecnologia de ligação de folha fina e afundamento térmico é alta, limitando a longo prazo o desenvolvimento autônomo do equipamento laser ultra-rápido de alta gama da China.

Para resolver este problema, a equipe adotou inovativamente o caminho de tecnologia de cristal de folha fina Yb: YAG de 100 micrômetros refrigerados por líquido direto, rompendo o gargalo do processo de cabeça de laser de folha fina de alta potência e alta energia e dominando o processo de núcleo autônomo de toda a cadeia.

No projeto da estrutura da cabeça do laser, a equipe integrou várias folhas finas dentro da mesma cabeça do laser, aumentando a capacidade de extração de calor aumentando o número de canais de refrigerante e a velocidade de fluxo do refrigerante; Adotar o meio de ganho de transmissão de feixe, reduzir a distorção do feixe causada pela deformação térmica do material, a retenção flexível alivia grandemente a deformação causada pela expansão térmica do material e garante a alta qualidade do feixe; Ao mesmo tempo, a combinação com a estrutura de bomba de múltiplos tempos absorve completamente o laser da bomba de semicondutores, para alcançar o design estrutural compacto da cabeça de laser de folha fina.

Com base na linha técnica de amplificação de pulso (CPA), a equipe usou uma cabeça de laser de folha fina Yb:YAG refrigerada por líquido, desenvolvida de forma independente, para montar um amplificador de regeneração circular de cabeça laser única, com frequência de repetição de 1 kHz, potência média > 200 W e energia de pulso > 200 mJ, com parâmetros de saída equivalentes aos parâmetros do produto Dira-200 da empresa alemã TRUMPF. Esta é a energia mais alta atualmente alcançada internacionalmente com cabeça de laser de folha fina Yb: YAG refrigerada por líquido direto em frequência pesada kHz.

Liu Keyang introduziu que "o uso de refrigeração indireta de produtos comercializados é a soldagem de cristais finas na base de refrigeração, o que exige uma soldagem extremamente alta. Nossa rota técnica permite que o líquido de refrigeração flua de forma rápida e estável diretamente na superfície do cristal. O calor gerado é levado diretamente pelo líquido de refrigeração que flui, melhorando a eficiência de refrigeração sem afetar a qualidade do feixe de luz, mantendo a estrutura do equipamento compacta e os parâmetros alcançados igualam os produtos internacionais semelhantes".

Este resultado fornece um novo caminho tecnológico para o controle autônomo de equipamentos laser ultrarápidos de alta gama da China e fornecerá um apoio técnico sólido para a construção de infraestruturas científicas e tecnológicas importantes nos países relevantes.

Citação:O Instituto de Máquinas Opticas de Xi'an da Academia Chinesa de Ciências faz novos progressos no laser de folha fina ultra-rápida de alta frequência e alta energia- Instituto de Máquinas Ópticas de Precisão de Xi'an, Academia Chinesa de Ciências [citação: 23 de julho de 2026]