1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北第二师范学院物理与机电工程学院，湖北 武汉 430205
3 厦门大学航空航天学院，福建 厦门 361005
大功率射频板条CO2激光器曾经是深熔焊接、切割的主力光源，目前主要用于超大规模集成电路晶圆退火。华中科技大学于2007年就开始了大功率射频板条CO2激光器的研发，并进行大量的理论研究和产业化工作。本文介绍了射频板条CO2激光器的国内外发展动态；重点分析了激光器的结构设计、(板条)面积放大、扩散冷却、激励电源、射频传输、阻抗匹配、射频气体放电等离子体、放电均匀性、电极热效应、非稳-波导混合腔、激光功率提取、输出光束特性、光束整形等核心技术；展望了射频板条CO2激光器在超大规模集成电路晶圆激光退火中的重要创新应用。
激光器 大功率射频板条CO2激光器 扩散冷却 非稳-波导混合腔 光束整形 射频激励 气体放电 中国激光
2022, 49(12): 1201005
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 绵阳 621900
为了提高传统球面镜腔3kW射频板条CO2激光器光束质量, 设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔; 结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法, 研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响; 利用矩形波导理论、1维近似分析得出了波导传输损耗及偏振情况。结果表明, 将非稳方向输出镜和尾镜改为与光轴交点处曲率半径为R1=951.32mm和R2=1088.68mm的抛物镜面, 能够避免尾镜漏光, 可有效改善模式鉴别特性; 常用波导电极镀膜材料中, 镀铝电极内波导方向传输损耗最小, 传输光场为x偏振的EH1模。采用电极镀铝的抛物面非稳波导腔能够降低损耗、提升光束质量。
激光器 射频板条CO2激光器 非稳波导混合腔 抛物面镜 瑞利-索末菲衍射 大菲涅耳数 lasers radio frequency slab CO2 laser unstable-waveguide hybrid cavity parabolic mirror Rayleigh-Sommerfeld diffraction large Fresnel number
中国科学院半导体所国家光电子工艺中心,北京 100083
利用一个一端镀有增透膜的F-P腔半导体激光器芯片和一段反射率为50%的光纤光栅组合成一混合腔激光器,腔长约为2 cm。在50 mA的偏置电流下,主边模抑制比为37.6 dB,出纤功率为1 mW。并对这种结构的激光器进行了初步的理论分析。
光纤光栅 混合腔 外腔
