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Slicing of large-size single crystals by ultrafast laser with external stress assistance

CHINESE OPTICS LETTERS 2024年第8期22卷 081601-081601页

作者： Wang, Lifeng Liu, Lili Wang, Yinan Li, Xun Li, Chenchen Li, Ming Chinese Acad Sci Xian Inst Opt & Precis Mech State Key Lab Transient Opt & Photon Xian 710119 Peoples R China Univ Chinese Acad Sci Beijing 100049 Peoples R China

The existing single-crystal slicing techniques result in significant material wastage and elevate the production cost of premium-quality thin slices of crystals. Here we report (for the first time, to our knowledge) an approach for vertical slicing of large-size single-crystal gain materials by ultrafast laser. By employing aberration correction techniques, the optimization of the optical field distribution within the high-refractive-index crystal enables the achievement of a continuous laser-modified layer with a thickness of less than 10 mu m, oriented perpendicular to the direction of the laser direction. The compressed focal spot facilitates crack initiation, enabling propagation under external forces, ultimately achieving the successful slicing of a Phi 12 mm crystal. The surface roughness of the sliced Yb:YAG is less than 2.5 mu m. The results illustrate the potential of low-loss slicing strategy for single-crystal fabrication and pave the way for the future development of thin disk lasers.

关键词： single-crystal gain materials ultrafast laser slicing YAG aberration correction FEMTOSECOND LASER DEFORMATION MECHANISM YAG

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