Фемтосекундная система PHAROS

Универсальная фемтосекундная лазерная система PHAROS

  • Макс. выходная энергия: 200 – 2000 мкДж
  • Выходная мощность: до 20 Вт
  • Мин. длительность импульса: <290 фс
  • Частота следования импульсов: 1 кГц – 1 МГц
  • Возможность синхронизации частоты следования импульсов и CEP смещение стабилизации

Производитель Light Conversion

Основные параметры
  • Энергия в импульсе:
    до 2 мДж
  • Выходная мощность:
    до 20 Вт
  • Длительность импульса:
    190 фс – 20 пс
  • Частота следования импульсов:
    1 – 1000 кГц
  • Возможность синхронизации частоты следования импульсов и CEP смещение стабилизации

Описание

PHAROS представляет собой интегрированную фемтосекундную лазерную систему, сочетающую в себе импульсы с энергией нескольких миллиджоулей и высокой средней мощности. Механическая конструкция и оптическая схема PHAROS оптимизированы под промышленное производство, например, точную механическую обработку.

Обладая самыми компактными размерами среди конкурентов, встроенной системой температурной стабилизации и герметичной конструкцией, PHAROS можно встраивать в промышленные системы обработки материалов. Использование твердотельных лазерных диодов для накачки кристалла Yb (иттербий) значительно снижает затраты на техническое обслуживание и увеличивает срок службы лазерной системы.

Отличительные особенности

Большинство выходных параметров фемтосекундной лазерной системы PHAROS можно регулировать с помощью пульта управления или ПК, за считанные секунды настроив лазер для работы в конкретной области применения. Регулируемость выходных параметров позволяет использовать фемтосекундную систему PHAROS в тех областях, где обычно требуются лазеры разных классов. Настраиваемые параметры: длительность импульса (190 фс - 10 пс), частота следования импульсов 1 – 1000 кГц, энергия импульса (до 2 мДж) и средняя мощность (до 20 Вт). Выходной мощности достаточно для обработки на высокой скорости большинства материалов. Он комплектуется внешним пультом управления для интеграции системы в промышленные установки для обработки материалов.

Компактная и прочная оптомеханическая конструкция фемтосекундной системы PHAROS состоит из легко снимаемых модулей в термостабилизированных и герметизированных корпусах, обеспечивающих стабильное функционирование лазера в меняющихся условиях работы. Фемтосекундная система PHAROS поставляется с расширенным пакетом программ для надежной автоматической работы и интеграции в разные системы обработки материалов.

В PHAROS применяется стандартная методика усиления чирпированного импульса, которая включает в себя модуль осциллятора, регенеративного усилителя и импульсного расширителя/компрессора.

   Среди основных особенностей системы следует выделить:

  • Изменяемая длительность импульса в диапазоне 190 фс – 20 пс
  • Энергия в импульсе до 2 мДж
  • Выходная мощность до 20 Вт
  • Изменяемая частота следования импульсов в диапазоне 1 – 1000 кГц
  • Селектор импульсов для вывода необходимой последовательности
  • Прочный и надежный корпус индустриального класса
  • Автоматизированный генератор гармоник (515 нм, 343 нм, 257 нм, 206 нм)
  • Опциональная стабилизация
  • Возможность синхронизации генератора с внешним источником

Сферы применения фемтосекундной системы

  • Микрообработка
  • Микро- и наноструктурирование
  • Формирование решеток Брэгга и волноводов
  • Многофотонная полимеризация
  • Нелинейная оптика
  • Спектроскопия с временным разрешением
  • Биомедицина
  • Микроскопия

Эксплуатация

Фемтосекундная лазерная система PHAROS основана на стандартной методике усиления чирпированного импульса, которая предполагает использование модулей осциллятора, регенеративного усилителя и расширителя/компрессора импульсов. Осциллятор с пассивной синхронизацией мод выдает мощность >700 мВт с длительностью импульса менее 80 фс. В качестве активной среды, в регенеративном усилителе используется кристалл Yb:KGW. Усилитель неколлинеарно накачивается одним или двумя (PHAROS, соответственно, на 6-15 Вт) модулями накачки - сверхяркими диодами оригинальной конструкции  компании Light Conversion, мощность излучения которых достигает 60 Вт. Для работы усилителя и опционального устройства для контроля частоты повторения (pulse-picker) при частоте следования импульсов до 200 кГц (с возможностью ее повышения до 1 МГц) используются две ячейками Поккельса с малыми потерями, изготовленные из BBO. Модуль расширителя/компрессора импульсов построен на основе обычной пропускающей дифракционной решётки, демонстрирующей высокую эффективность и отличные возможности по передаче энергии. Все рабочие параметры узлов системы регулируются с блока дистанционного управления или ПК, подключенного через USB интерфейс.

Стандартная фемтосекундная лазерная система PHAROS обеспечивает выходной импульс длительностью 280 фс с энергией до 0.2 мДж, которая несколько меняется с изменением частоты следования в связи с изменением насыщения лазерного кристалла. Модель PHAROS-SP включает в себя измененный резонатор с повышенной пропускной способностью, что позволяет увеличить энергию импульса до 1,5 мДж и уменьшить длительность до 190 фс.

Видео-обзор фемтосекундной лазерной системы PHAROS

Технические характеристики

Модель PH1-10 PH1-15 PH1-20 PH1-SP-1mJ PH1-SP-1.5mJ PH1-SP-10W PH1-SP-20W PH1-2mJ
Макс. средняя выходная мощность 10 Вт 15 Вт 20 Вт 6 Вт 10 Вт 20 Вт 6 Вт
Длительность импульса < 290 фс < 190 фс < 300 фс
Диапазон изменения длительности импульса 290 фс – 10 пс (20 пс по запросу) 190 фс – 10 пс (20 пс по запросу) 300 фс – 10 пс
Энергия импульса > 0.2 мДж / > 0.4 мДж > 1 мДж > 1.5 мДж > 1 мДж > 2 мДж
Качество луча TEM00, M2 < 1.2 TEM00, M2 < 1.3
Частота следования импульсов 1 кГц – 1 МГц 1)
Вывод импульсов Единичный импульс, «импульс-по-требованию», любое базовое деление по частоте
Длина волны излучения 1028 ± 5 нм
Стабильность энергии от импульса к импульсу СКО < 0.5% на протяжении 24 часов 2)
Стабильность мощности СКО < 0.5% на протяжении 100 часов
Контраст пред-импульса < 1:1000
Контраст пост-импульса < 1:200
Поляризация Линейная, горизонтальная
Стабильность наведения луча < 20 мкрад/˚С
Выход для осциллятора Опционально (см. характеристики системы FLINT)
Режим BiBurst Перестраиваемый ГГц и МГц режим пачки импульсов с функцией вывода «burst-in-burst»
Требования по эксплуатации
Рабочая температура 15 – 30˚С (рекомендуется наличие системы кондиционирования)
Относительная влажность < 80% (не конденсированный воздух)
Напряжение питания 110 В, перем. ток, 50/60 Гц, 20 А
220 В, перем. ток, 50/60 Гц, 10 А
Габаритные размеры
Габаритные размеры лазерной головки 670 (Д) × 360 (Ш) × 212 (В) мм 3)
Габаритные размеры системы питания/охлаждения в стойке 642 (Д) × 553 (Ш) × 673 (В) мм

1) Некоторые отдельные частоты повторения импульсов отклоняются программным обеспечением в виду конструкции системы

2) При нормальных внешних условиях

3) Габаритные размеры могут отличаться при нестандартных выходных параметрах

Технические характеристики для генераторов гармоник

Модель 2Н-3Н 2Н-4Н 4Н-5Н
Выходная длина волны (автоматический выбор) 1030 нм
515 нм
1030 нм
515 нм
343 нм
1030 нм
515 нм
257 нм
1030 нм
257 нм
206 нм
Входная энергия импульса 20 – 1000 мкДж 50 – 1000 мкДж 20 – 1000 мкДж 200 – 1000 мкДж
Длительность импульса накачки 190 – 300 фс
Эффективность преобразования > 50 % (2Н) > 50 % (2Н)
> 25 % (3Н)
> 50 % (2Н)
> 10 % (4Н) *
> 10 % (4Н)*
> 5 % (5Н)
Качество пучка луча накачки <1.2 / <1.3 в зависимости от модели
Качество пучка (М2) при накачке импульсом с энергией ≤ 400 мкДж 515 нм: М2 (накачки) + 0.1 515 нм: М2 (накачки) + 0.1
343 нм: М2 (накачки) + 0.2
515 нм: М2 (накачки) + 0.1
257 нм: нет данных
Нет данных
Качество пучка (М2) при накачке импульсом с энергией > 400 мкДж 515 нм: М2 (накачки) + 0.2 515 нм: М2 (накачки) + 0.3
343 нм: М2 (накачки) + 0.4
515 нм: М2 (накачки) + 0.2
257 нм: нет данных
Нет данных

*Максимальная выходная мощность 1 Вт

OPA промышленного класса для Pharos I-OPA представляет собой оптический параметрический усилитель (ОРА) континуума белого света, накачиваемый лазером PHAROS. Данный усилитель предназначен для генерации стабильного излучения без лишних внешних воздействий со стороны оператора. Регулируемый вручную диапазон перестройки, расширяет возможности его использования, заменяя одним устройством несколько лазеров. Сравнивая данный усилитель с другими усилителями серии ORPHEUS можно отметить, что ему не достает компьютерного контроля по выбору длины волны, а с другой стороны, встроенный в конструкцию самого лазера, данный узел механически стабилен и исключает эффекты воздействия турбулентности в атмосфере, обеспечивая стабильную работу и минимизирует флуктуации энергии.

Отличительные особенности:

  • Основан на проверенных опытом моделях ORPHEUS
  • Смена длины волны вручную
  • Промышленный дизайн гарантирует долгую и стабильную работу
  • Занимает очень мало места
  • Доступны конфигурации с короткой длительностью импульса или ограниченной шириной линии

Сравнительная таблица моделей i-OPA 

Модель i-OPA i-OPA-F i-OPA-ONE i-OPA-CEP
Основа системы ORPHEUS ORPHEUS-F ORPHEUS-ONE
Энергия накачки 10 – 500 мкДж 10 – 400 мкДж 20 – 500 мкДж 150 – 500 мкДж
Частота следования импульсов До 1 МГц До 100 кГц
Диапазон перестройки (сигнальная) 630 – 1030 нм 650 – 900 нм 1350 – 2060 нм
Диапазон перестройки (холостая) 1030 – 2600 нм 1200 – 2500 нм 2060 – 4500 нм 1400 – 2500 нм
Эффективность преобразования (холостая + сигнальная) > 12% > 10% > 14% > 10%
Стабильность энергии импульса СКО <2% за 1 мин1)

650-950 нм

1150-2000 нм

650-850 нм

1350-2000 нм

1500-3500 нм 1400-2000 нм
Ширина линии импульса2) 100 – 150 см-1 200 – 600 см-1 80 – 200 см-1 ≈ 150 см-1
Длительность импульса3) 150 – 250 фс 30 – 80 фс 200 – 300 фс < 200 фс
Сфера применения Микромашининг
Микроскопия
Спектроскопия
Нелинейная микроскопия
Сверхбыстрая спектроскопия
Микромашининг
Генерация среднего ИК
В качестве входного каскада для OPCPA

1) Для длины волны 800 нм СКО составляет менее 1%

2) Импульсы с широкой полосой на выходе i-OPA-F сжимаются внешне

3) Длительность импульса зависит от длины волны и длительность импульса накачки

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
г. Санкт-Петербург, Россия

Мы искренне признательны за изготовление, поставку и ввод в эксплуатацию оборудования в кратчайшие сроки!

Читать отзыв