In cadrul Fazei IV a proiectului NANOLAS au fost realizate obiectivele prevazute in planul de realizare:

1. Experimentarea si optimizarea modelului functional de laser in picosecunde cu emisie in infrarosu (1064 nm), vizibil (532 nm) si ultraviolet (266 nm). Au fost obtinute experimental valori ale parametrilor de fascicul in concordanta cu parametrii de performanta propusi in obiectivele proiectului.

2. Studii de nano-paterning si micro-machining cu pulsuri de femtosecunde.

1. Sistemul laser cu emisie in pulsuri in picosecunde:

Figura 1. Structura sistemului laser cu emisie in pulsuri de picosecunde (fascicul de iesire UV)

CO: optica de colimare/focalizare a fasciculului de pompaj; WP: lama λ/2; M1-M5: oglinzi total reflectante la 1064 nm; Nd:YAG; mediu laser amplificator; LBO; cristal neliniar dublor de frecventa; BBO: cristal neliniar cvadruplor de frecventa; M8-M9: oglinzi dicroice separatoare pentru UV 266-nm.

Sistemul laser cu emisie in pulsuri de picosecunde, aratat schematic in fig. 1, este alcatuit din doua unitati fizice: ansamblul cap laser si unitatea driver.

Ansamblul cap laser (dimensiuni 500 x 300 x 120 mm) include un oscilator microchip in regim Q-switch pasiv pompat cu dioda laser, un amplificator Nd:YAG cu doua treceri pompat cu flash si un etaj de conversie de frecventa realizat cu cristalele neliniare LBO si BBO. Oscilatorul este conectat la un driver OEM care alimenteaza si termostateaza dioda laser de pompaj. Fasciculul emis de oscilator este expandat cu un colimator realizat cu o lentila convergenta. Fasciculul laser este dirijat in amplificatorul cu doua treceri si apoi la cristalul dublor LBO cu ajutorul oglinzilor M1-M5, total reflectante la lungimea de unda laser de 1064 nm. Fasciculul laser de iesire la lungimea de unda de 1064 nm, 532 nm sau 266 nm, este extras cu ajutorul unor oglinzi dicroice. In figura 7 fasciculul de iesire UV (266 nm) este extras cu ajutorul a doua oglinzi separatoare M6-M7.

Unitatea driver (dimensiuni 525 x 395 x 480 mm) furnizeaza pulsuri de energie electrica lampii flash si controleaza temperatura incintei de pompaj a mediului amplificator printr-un sistem de racire cu apa deionizata. Setarea / monitorizarea parametrilor functionali si de stare ai sistemului laser, sincronizarea pulsului emis de oscilator cu pulsul de pompaj aplicat lampii flash, se realizeaza cu ajutorul unui software dedicat.

Parametrii de fascicul determinati experimental dupa optimizarea functionarii sistemului laser cu emisie in pulsuri de picosecunde sunt specificati mai jos:

- Lungimea de unda laser: 1064-nm; 532-nm; 266-nm.
- Energie maxima / puls: > 12-mJ / 1064-nm; 6-mJ / 532-nm; 1,6-mJ / 266-nm.
- Abaterea standard (rms) a puterii de fascicul: < 1%/ 1064-nm; < 2% /532-nm; < 4% /266-nm.
- Durata FWHM puls laser: ~ 400-ps la 1064-nm; Profil radial de intensitate: Gaussian, ~ TEM_oo.
- Factorul de merit M² : < 1,3;
- Diametrul de fascicul: ~ 2,5-mm.

Sistemul laser cu emisie in pulsuri de picosecunde dezvoltat in cadrul proiectului NANOLAS este aratat in fig. 2.

Figura 2. Sistemul laser cu emisie in pulsuri de picosecunde

2. Studii de nano-paterning si micro-machining cu pulsuri de femtosecunde. Vezi Sectiunea rezultate.