近期连番引起关注的“高功率薄片超快激光器”,在近日再现突破。据了解,中国科学院大连化学物理研究所研究员李刚、金玉奇团队,基于全链条自主研发的72通薄片泵浦模块,实现了薄片皮秒激光再生放大输出功率超过300瓦。该成果发表于《中国激光》。
这一成果的背后,一家激光上市企业的身影正悄然浮现——
成果详情
此前,李刚、金玉奇团队在薄片激光器的研制方面取得了系列进展,包括开发了多通薄片泵浦模块的主动对准技术,研制了最新一代的72通薄片泵浦模块以及百千赫兹(kHz)高功率腔倒空薄片纳秒激光器,提出了一种高功率薄片激光器基横模输出的新方法等。
根据现在可查阅的公开资料可知,该团队在2022年针对国内被禁售的72通泵浦模块,实现了自主知识产权设计并开发了在全泵浦功率范围内出光质量保持衍射极限的方法。
而本次的研究成果也是基于前次的72通薄片泵浦模块突破。团队基于该模块,在50至200kHz重复频率下实现了平均功率312瓦、最大单脉冲能量6.2兆焦耳、脉冲宽度720皮秒、光光转换效率48.1%的脉冲激光输出。皮秒激光器系统整体功率稳定性RMS为0.5%,光束质量因子M2小于1.1。
图片来源:中国科学院大连化物所
研究意义
作为近来超快激光一派火热背景下的衍生赛道,千瓦级高重频皮秒激光器基于其高质量的光斑水准,在自由电子激光器、EUV光源和阿秒脉冲产生,以及微纳加工等领域有广泛的应用前景。在超精密加工领域,该激光器可实现高效加工,有效减少飞屑毛刺、提升生产效率;在前沿科学、新型显示等领域亦有许多潜在可能。
而这一技术之所以备受重视,不仅仅是因为上述提到的高端加工场景方面丰富的潜力,更重要的是在光刻机领域提供核心光源的潜在可能性。
据了解,大能量、高重频超快激光是支撑EUV光源预脉冲的核心技术。2020年,德国通快公司和斯图加特大学合作,研制出平均功率>1.9 kW的超快薄片激光器。当前,德国通快集团是当前唯一可以实现量产千瓦级薄片超快激光器的企业,且通快是ASML的EUV光刻机用的光源的供应商。
值得一提的是,这一技术已得到了国内企业的重视,中国科学院大连化学物理研究所在薄片超快激光器研究领域,与这家激光大厂有着千丝万缕的联系——
企业背景
把时间回溯到2024年7月14日,由英诺激光牵头的“高功率薄片超快激光器关键技术与产业化”项目启动会在深圳成功召开。
在这一场会议出席名单中,我们看到了中国科学院大连化学物理研究所化学激光先进精密光学技术研究组组长、国家光子标准专业委员会元件与材料分会副主任委员李刚研究员的身影。而李刚研究员,正是本次超快激光器取得进展的研发团队核心成员之一。
根据英诺激光官方披露,公司联合中国科学院大连化学物理研究所、浙江大学、深圳大学等国内领先科研机构,共同承接“高功率薄片超快激光器关键技术与产业化”项目。此外,作为“科技重大专项项目”之一,深圳市科技创新局已于日前批准该项目立项,以资助公司使该项目圆满达成预期目标。
但英诺激光亦曾在官方互动平台表示,阿斯麦(ASML)目前还不是公司客户,且公司产品未应用于EUV光刻机。
由于光刻机在现代芯片生产中的意义可谓是广为人知,若英诺激光未来能实现取代通快的光刻机核心光源供货地位,或是更进一步实现国产高制程光刻机,将为久遭产业封锁的中国高端芯片制造带来重要意义。
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