Power of light
Twitter Facebook EN JP JP
Zde se nacházíte: Úvod » Výzkumné programy » Výzkumný program 1

Výzkumný program 1

Vývoj multi-J laserového systému kW třídy čerpaného diodami pro průmyslové a vědecké aplikace

Cíle programu:

Cílem Výzkumného programu 1 je vyvinout a zprovoznit laserový systém využívající novou technologii diodově čerpaných tenkých disků, který se stane uživatelským zařízením poskytujícím laserové pulzy s vysokou energií (J) a vysokou opakovací frekvencí (kHz) pro průmyslové, vědecké a lékařské aplikace. Jednotlivé okruhy prací budou zahrnovat vědecký a inženýrský návrh laserového systému a jeho jednotlivých částí a subsystémů, vývoj vybraných komponent, montáž, testování a optimalizaci jednotlivých systémů. Jelikož laserové technologie tohoto typu nejsou komerčně dostupné bude důležitým prvkem při řešení těchto úkolů mezinárodní spolupráce. Laserový systém bude vytvořen ve spolupráci s dalšími výzkumnými ústavy a komerčními dodavateli, a instalován v budově centra HiLASE. Sdílení duševního vlastnictví a využívání práv k němu, bude v případě výsledků dosažených ve spolupráci s dalšími subjekty určeno s přihlédnutím k souvislostem jeho vzniku a vlastním příspěvkům na jeho dosažení. Laserový systém kW třídy bude navržen, vzhledem k velkému potenciálu pro budoucí průmyslové využití, jako kompaktní zařízení s co nejmenšími nároky na provoz a údržbu.

PICT0016VP-1 se skládá z vývoje dvou klíčových technologií. První je vývoj kW pevnolátkového laseru využívajícího diodové čerpání na bázi tenkého disku, pracujícího na opakovací frekvenci 1-3 kHz a poskytujícího energii v pulsu na úrovni 100-300 mJ. Tento systém bude založen na koncepci regenerativního zesilovače následovaného víceprůchodovým výkonovým zesilovačem umístěným ve vakuu. Délka generovaných laserových pulzů bude několik ps na vlnové délce 1030 nm. Druhou oblastí je vývoj DPSSL zesilovače produkujícího výstupní pulsy s energií několik J na opakovací frekvenci 100 Hz architekturou, která bude rozšiřitelná na vyšší výkon s použitím regenerativního zesilovače s velkou aperturou (LARA – Large Aperture Regenerative Amplifier) v kombinaci s tenkým diskem. Klíčovým výzkumným tématem bude optimalizace vysokovýkonového a vysokoenergetického laserového systému založeného na tenkých discích, u kterého by bylo možno změnou parametrů dále zvyšovat výstupní výkon, a testování limitů diodových čerpacích systémů.

Po provedení optimalizace systému a vyzkoušení možných variantních řešení bude vybráno optimální schéma pro realizaci prototypu s parametry 1-2 J / 100 Hz, který bude uveden do provozu v centru HiLASE a bude sloužit pro uživatelské experimenty.

Pulzní lasery dosahující výše zmíněné úrovně energie, opakovací frekvence a zmíněného výkonu nejsou v současné době na trhu k dispozici, a proto se stanou velmi žádanými nástroji pro řadu průmyslových a vědeckých aplikací, jakou je např. příští technologická generace EUV litografie, čerpání optických parametrických zesilovačů pro generaci ultraintenzivních, extrémně krátkých pulzů, a generace sekundárních fotonových a částicových svazků o vysokém jasu.

Výstupy a výsledky:

Hlavním výstupem bude vybudování pevnolátkového laserového systému na bázi tenkých disků  s unikátními parametry pro průmyslový a vědecký výzkum, využívající novou technologii diodového čerpání, která oproti tradičnímu výbojkovému čerpání poskytuje vyšší stabilitu, účinnost, vysokou energii a vysoký špičkový výkon. Demonstrace technologie DPSSL v novém režimu vysokých energií, poskytující současně vysoký průměrný výkon na úrovni kW, umožní efektivní průmyslové využití této technologie jakož i duševního vlastnictví vyplývajícího z nalezených technických řešení. Vzhledem ke kompaktním rozměrům by laserový systém (nebo jeho část) vyvinutý v rámci VP-1 mohl být v provozní fázi centra HiLASE nabízen i jako komerční produkt.

Uživatelé výstupů a výsledků:

KONICA MINOLTA DIGITAL CAMERABěhem svého provozu v budově HiLASE bude kW laserový systém vyvinutý v rámci VP-1 tvořit základ dlouhodobého výzkumu a vývoje pro uživatele z průmyslové i vědecké oblasti, stejně tak jako nástroj pro testování laserových a elektro-optických komponent od výrobců, kteří v současnosti nemají prakticky žádný přístup k pulsním laserovým zařízením tohoto typu, tedy s vysokou energií a vysokým průměrným výkonem. Tímto způsobem bude posílena i mezinárodní spolupráce a projekt přispěje ke zlepšení stávajících technologií na vyšší úroveň výkonnosti a produktivity.

Jednotlivá aplikační průmyslová odvětví zahrnují zejména obrábění a modifikace vlastností materiálů, generaci pulsního rentgenového záření a EUV litografii. Přeměna vlnové délky laserů do zelené, modré a UV spektrální oblasti umožní další aplikace např. při zpracování materiálů a povrchů, jejich modifikacích, značkování, vrtání, řezání, reparačních technikách a kontrole mikroelektronických součástek (fotomasky, křemíkové substráty, TFT-LCD, atd.).