Новый фемтосекундный волоконный лазер FemtoYL с длительностью импульса менее 200 фс!

Новинка от YSL Photonics: фемтосекундный волоконный лазер FemtoYL с длительностью импульса менее 200 фс 

Лазер идеально подходит для получения микроструктур с наилучшим качеством кромок без сколов, трещин и других дефектов. Излучение с длительностью импульсов короче длительности протекания термических процессов (~1 пс) является ультракоротким излучением (УКИ) и чем короче длительность импульса, тем меньше проявляются термические эффекты при обработке материалов и меньше зона термического воздействия (см. уравнение 1) [1].

           (1)

где τ – длительность импульса, D – коэффициент термической диффузии, l – диаметр зоны термического воздействия (HAZ).

В качестве примера расчетное значение HAZ ~0.3 нм для стекла BK7 @ 200 фс.

Внешний вид лазера приведен на рисунке 1.

Лазер FemtoYL может излучать, как основную гармонику активного волокна, легированного ионами Yb (1030 нм), так и с удвоенной частотой (515 нм). В таблице 1 приведены основные измеренные параметры для первой и второй гармоники лазера. Результаты тестирования источника указаны в таблице 1. Как можно видеть, лазер генерирует импульсы с длительностью менее 200 фс и высокой стабильной средней мощностью 20 Вт @ 1064 нм.

Таблица 1 – Измеренные параметры FemtoYL

Были измерены длительности импульса FemtoYL. Автокорреляционные кривые приведены на рисунках 2 и 3. Все дальнейшие измерения проводились при частоте следования импульсов равной 100 кГц и температуры окружающей среды 20 ℃.

Рисунок 2 – Длительность импульса при частоте следования импульсов 100 кГц
А) 1030 нм; Б) 515 нм

В таблице 2 приведены энергетические и мощностные параметры лазерного излучения в зависимости от перестройки частоты следования импульсов. Максимальная средняя мощность составила 32.9 Вт, энергия в импульсе - 207 мкДж при частоте 100 кГц и максимальной пиковой мощностью порядка ГВт. Сверхвысокие пиковые мощности  > 1МВт обеспечивают многофотонный принцип взаимодействия УКИ с поверхностью. Это позволяет использовать FemtoYL для обработки как металлов, полупроводников, так и прозрачных диэлектрических материалов.

Таблица 2 – Параметры лазерного излучения в зависимости от частоты следования импульсов

Для измерения спектральных характеристик использовался анализатор спектра YOKOGAWA AQ6373B**. В ходе работы были измерены центральная длина волны и ширина спектральной линии на уровне FWHM. Для излучения на основной гармонике центральная длина волны составила 1030.58 нм, а ширина 6.18 нм, для второй гармоники – 515,78 нм и 0.80 нм соответственно (см. рисунок 4).

** Анализатор спектра YOKOGAWA AQ6370D доступен для заказа со склада 

Рисунок 3 – Ширина спектральной линии:
А) 1030 нм; Б) 515 нм

Измерения средней мощности излучения проводились на протяжении 24 часов с целью установления ее стабильности. Данные измерений для ИК и зеленого излучения приведены в таблице 3. Графики измерения приведены на рисунке 6. 

Таблица 3 – Параметры измерения стабильности мощности FemtoYL

Рисунок 4 – Стабильность средней мощности зеленого излучения:
А) 1030 нм; Б) 515 нм

Были проведены измерения пространственного профиля пучка, его качества и расходимости. Изображения с распределением интенсивности луча приведены на рисунке 5.  Изображения каустики приведены на рисунке 6. Данные по характеристикам лазерного пучка приведены в таблице 4. 

Рисунок 5 – Измерения профиля пучка:
А) 1030 нм; Б) 515 нм

Рисунок 6 – Измерения перетяжки луча:
А) 1030 нм; Б) 515 нм

Таблица 4 – Параметры пучка FemtoYL

Рисунок 7 – Внешний вид программного обеспечения

Основные применения лазера FemtoYL:

• Сварка стекла
• Изменение показателя преломления
• Двухфотонная полимеризация
• Резка и сверление тонкопленочных материалов
• Производство биочипов
• Производство медицинских, оптоэлектронных и полупроводниковых приборов

1. Bulushev E. et al. High-speed and crack-free direct-writing of microchannels on glass by an IR femtosecond laser //Optics and Lasers in Engineering. – 2016. – Т. 79. – С. 39-47;

Заказ можно оформить в карточке товара, перейдя по соответствующей ссылке, или отправить запрос на почту info@lenlasers.ru