Высокоэнергетичные пикосекундные ОПГ серии PGX01 с узкой шириной линии

Лазеры с высокой пиковой мощностью серии PGX01

  • Длина волны: 193 – 16000 нм
  • Частота повторений: 50 Гц
  • Ширина линии: < 6 см-1
  • Энергия до 1.5 мДж в видимой области спектра

Производитель EKSPLA

Основные параметры
  • Длина волны:
    193 – 16000 нм
  • Частота повторений:
    50 Гц
  • Ширина линии:
    < 6 см-1
  • Высокая пиковая мощность
    (> 50 МВт) идеально подходит для применений в нелинейной спектроскопии 

Описание

Блоки системы можно разделить на несколько функциональных модулей:

  • оптический параметрический генератор (ОПГ);
  • дифракционная решетка для сужения ширины линии (LNS);
  • оптический параметрический усилитель (OPA);
  • электронный блок управления.

Назначение модуля ОПГ заключается в создании параметрической суперфлуоресценции (PS). Спектральные свойства PS определяются свойствами нелинейного кристалла и обычно варьируются в зависимости от генерируемой длины волны.

Для получения узкополосного излучения, на выходе ОПГ излучение сужается с помощью LNS до 6 см-1, а затем используется для накачки OPA.

Настройка выходной длины волны достигается за счет изменения угла нелинейного кристалла(ов) и решетки. Для обеспечения исключительной воспроизводимости длины волны, для поворота нелинейных кристаллов и дифракционной решетки используются точные шаговые двигатели, управляемые компьютеризированным блоком управления. Стабилизация температуры нелинейных кристаллов обеспечивает долгосрочную стабильность длины волны выходного излучения.

В целях обеспечения защиты нелинейных кристаллов от повреждений, энергия импульса накачки контролируется встроенными фотоприемниками, поэтому если энергия импульса накачки превышает заданное значение, блок управления выдает оповещательный сигнал.

Для удобства клиентов система может управляться через интерфейс ПК типа USB (RS232 опционально) через драйвера, написанные в программе LabView, а также с помощью удобного удаленного пульта управления. Оба варианта позволяют легко управлять настройками системы.

Отличительные особенности

  • Ультра-широкий спектральный диапазон перестройки от 193 нм до 16000 нм
  • Высокая пиковая мощность (> 50 МВт) идеально подходит для применений в нелинейной спектроскопии 
  • Узкая ширина спектральной линии 
  • Моторизованная перестройка в диапазонах 193 нм – 2300 нм или 420 нм – 10000 нм
  • Дистанционное управление через пульт 
  • Управление через USB-порт (RS232 опционально) и драйвера LabView ™ 
Модель Особенности
PG401 Данная модель имеет диапазон перестройки длин волн от 420 нм до 2300 нм и оптимизирована под генерацию импульсов с самой высокой энергией импульсов в видимом диапазоне спектра. Когда данная система объединена с генератором второй гармоники (SHG), генератором суммирования частоты (DUV) или с генератором вычитания частоты (DFG), то она может предоставлять максимально широкий диапазон перестройки – от 193 нм до 16000 нм. Такой широкий диапазон перестройки длин волн делает систему PG401 пригодной для большинства спектроскопических применений.
PG501 Данная модель имеет диапазон перестройки длин волн от 680 нм до 2300 нм и самую высокую энергию импульсов в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне спектра. Опция DFG доступна в данной системе для увеличения диапазона перестройки до 2300 нм – 16000 нм. PG501-DFG1P система является оптимальным решением для колебательной SFG-спектроскопии.
PG701 Данная модель имеет диапазон перестройки длин волн от 1395 нм до 4500 нм и настроена в основном для применений в области SFG- и ИК-спектроскопии.

Сферы применения

  • Нелинейная спектроскопия: колебательная-SFG, поверхностная-SH, КАРС, Z-сканирование
  • Проведение экспериментов: накачка -  зондирование 
  • Лазерно-индуцированная флуоресценция (ЛИФ)
  • Другие приложения лазерной спектроскопии

Технические характеристики

Модель PG401 PG501 PG402 PG701
Диапазон перестройки, нм
Сигнальная волна 420-680 680-1063 410-709 1395-2100
Холостая волна 740-2300 1065-2300 710-2300 2200-4500
Энергия выходного импульса, мкДж 2) > 1000 (на длине волны 450 нм) > 1000 (на длине волны 800 нм) > 1500 (на длине волны 450 нм) > 600 (на длине волны 1550 нм)
> 300 (на длине волны 3700 нм)
Ширина линии излучения, см-1 < 6 < 6 < 18 < 6
Максимальная частота следования импульсов, Гц 50
Шаг сканирования
Сигнальная волна 0.1
Холостая волна 1
Типичный диаметр пучка, мм 3) ~4
Расходимость пучка, мрад 4) < 2 < 4
Поляризация
Сигнальная волна Горизонтальная Вертикальная Горизонтальная Горизонтальная
Холостая волна Горизонтальная

Требования к лазеру накачки

Модель PG401 PG501 PG402 PG701
Энергия накачки, мДж 10 (на длине волны 355 нм) 10 (на длине волны 532 нм) 8 (на длине волны 355 нм) 15 (на длине волны 1064 нм)
Рекомендуемый источник накачки 5) PL2251A-TH
PL2231-50-TH
PL2251A-SH
PL2231-50-SH
PL2251-TH
PL2231-50-TH
PL2251
PL2231-50
Отклонение пучка, мрад < 0.5
Профиль пучка Гомогенный, близкий к гауссовому профилю (> 90 %)
Длительность импульса, пс 6) 30 ± 5

Физические характеристики

Размеры (ШxВxД), мм 456x633x244

Требования по эксплуатации

Рабочая температура окружающей среды, °C   15-30
Требования к сети 100-240 В перем. тока, однофазная 47-63 Гц
Потребляемая мощность, Вт < 100

1) Все технические характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления. Параметры, отмеченные как типичные, не являются спецпифицированными. Они представляют собой типичные характеристики и меняются с каждой производимой единицей изделия. Если не указано иначе, все технические характеристики измеряются на длине волны 450 нм для системы PG401, 800 нм для системы PG501, 1550 нм для системы PG701.

2) См. перестроечные кривые для типичных энергий импульса на других длинах волн.

3) Диаметр луча измеряется по уровню 1/e².

4) Полный угол, измеренный на полувысоте.

5) Если используется лазер накачки, за исключением системы PL2250, измеренные данные профиля пучка будут представлены при заказе.

6) Если в качестве лазера накачки используется лазер не компании Ekspla, просьба уточнять параметры.

Возможности для расширения диапазона перестройки

Как было указано выше, системы серии PG×01 имеют возможность расширения диапазона за счет добавления к ним специальных нелинейных преобразователей. Опции генерации второй гармоники (SHG), генератора суммирования частоты (DUV) или генератора вычитания частоты (DFG) позволяют получить доступ к спектральным диапазонам, которые недоступны при использовании обычных лазеров.

Существует множество возможных способов для расширения спектральных диапазонов у систем серии PG×01, однако, наиболее часто используются следующие конфигурации:

PG401-SH – для расширения диапазона перестройки, ограниченного значением 210 нм до значений от 210 нм до 2300 нм используется генератор второй гармоники.
PG401-SH-DUV – для расширения диапазона перестройки, ограниченного значением 193 нм до значений от 193 нм до 2300 нм используется генератор суммирования частоты.
PG401-DFG1P – предоставляет возможность использования самого широкого диапазона перестройки в автоматическом режиме – от 420 нм до 10000 нм. Также можно еще увеличить его значение до интервала 10000 нм – 16000 нм с помощью опции –DFG2, однако, следует отметить, что для данного диапазоне перестройки необходимо использовать другой нелинейный кристалл, который необходимо заменять вручную.
PG501-DFG1P – данная конфигурация предоставляет самый узкий диапазон перестройки 680 нм – 10000 нм и является наиболее экономически эффективной для тех пользователей, которым необходим только ИК диапазон (например, для колебательной SFG-спектроскопии поверхностей). Диапазон перестройки может быть увеличен до верхнего значения в 16000 нм таким же образом, что и для системы PG401.

Доступные стандартные опции перечислены в таблице ниже. Обычные конфигурации доступны по запросу.

Опции расширения диапазона перестройки 1):

Опция DUV SH DFG1 DFG2
Доступна для моделей PG401-SH PG401 PG401 PG501 PG401 PG501
Диапазон перестройки 193 – 209.95 нм 210 – 340 нм, 370 – 419 нм 2300 – 10000 нм 2300 – 16000 нм 7)
Выходная энергия импульса 2) > 50 мкДж на 200 нм > 100 мкДж > 250 мкДж > 250 мкДж на 3700 нм
> 100 мкДж на 10000 нм
Ширина линии излучения < 9 см-1 < 6 см-1
Типичный размер пучка 3) ≈ 3 мм ≈ 9 мм
Типичное отклонение пучка 4) < 2 мрад < 3 мрад
Поляризация вертикальная горизонтальная
Требования к лазеру накачки
Энергия импульса накачки
1064 нм 2 мДж 6 мДж 15 мДж
532 нм 5) 10 мДж
355 нм 6) 10 мДж 9 мДж
Рекомендуемый для накачки лазер 8) PL2251A PL2251A-TH PL2251 PL2251B
Рекомендуемый генератор гармоник 9) H400/H500 H400/H500
Физические характеристики
Размер (Ш × Д ×В) 456 × 1026 × 244 мм
Требования по эксплуатации
Рабочая температура 15 – 30 ºС
Требования к питанию 100 – 240 В переменный ток, однофазное, 47 – 63 Гц
Энергопотребление < 100 Вт

1)В процессе последующих улучшений все указанные характеристики могут быть изменены без предварительного уведомления. Параметры, отмеченные как обычные, не являются характеристикой. Они отображают эффективность и могут отличаться для каждого прибора, изготавливаемого на заводе-изготовителе. Если не указано прочее, все характеристики указаны для измерений, производимых на длине волны 240 нм для –SH опции и на длине волны 3700 нм для –DFG× опции.
2)См. перестроечные кривые для определения энергии импульса на других длинах волн.
3)Диаметр пучка, измеренный по уровню 1/е2.
4)Полный угол, измеренный в точке Полная ширина на полувысоте.
5)Только для модуля PG501-DFG×.
6)Только для модуля PG401-DFG×.
7)Диапазон 10000 – 16000 нм доступен после ручной перенастройки DFG.
8)Если для накачки используется лазер не из серии PL2251, измеренные данные профиля пучка должны быть представлены при заказе.
9)Для накачки PG401-DFG× рекомендуется использовать модуль Н400. Для накачки PG501-DFG× рекомендуется использовать модуль Н500. См. рисунки с рекомендациями к расположению лазеров накачки, генераторов гармоник и PG×01 модулей.

Перестроечные кривые

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG401 10 мДж 355 нм

Рис. 1. Перестроечная кривая для модуля PG401
(энергия накачки 10 мДж на 355 нм)

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG401 8 мДж 355 нм

Рис. 2. Перестроечная кривая для модуля PG402
(энергия накачки 8 мДж на 355 нм)

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG401-DUV

Рис. 3. Перестроечная кривая для модуля PG501
(энергия накачки 10 мДж на 532 нм)

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG701 15 мДж 1064 нм

Рис. 4. Перестроечная кривая для модуля PG701
(энергия накачки 15 мДж на 1064 нм)

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG401-DUV

Рис. 5. Перестроечная кривая для модуля PG401-DUV

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора PG401-SH

Рис. 6. Перестроечная кривая для модуля PG401-SH
(энергия накачки 10 мДж на 355 нм)

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора DFGx

Рис.7. Перестроечная кривая для модуля DFG×
в диапазоне 2300 – 10000 нм
(энергия накачки 10 мДж на 1064 нм).

Перестроечная кривая для модуля оптического параметрического генератора DFG2

Рис. 8. Перестроечная кривая для модуля DFG2  в
диапазоне 10000 – 16000 нм
(энергия накачки 15 мДж на 1064 нм)

Замечание: Энергия перестроечных кривых зависит от поглощения в воздухе из-за узкой ширины спектральных линий.

Данные графики отображают зависимости в условиях, при которых можно пренебречь поглощением в воздухе

Рекомендации к расположению


Рис. 9. Рекомендуемое расположение лазера накачки и модуля PG×01-DFG× на оптическом столе.

Рис. 10. Расположение лазера накачки и модуля PG×01 на оптическом столе.

Рис. 11. Габаритные размеры лазерной системы PG401, PG402.