可调节I-OPA工业级光参量放大器

Light Conversion公司光学参量放大器OPA系列，由飞秒掺镱激光放大器泵浦，可以在高重复频率下工作，并继承了 TOPAS 系列放大器的最佳特性：整个调谐范围内输出脉冲的高稳定性，高输出光束质量，通过 USB 端口全电脑控制，以及可选混频器，可将调谐范围从紫外扩展到中红外范围。同时提供可调谐 OPA 输出(630 – 2600nm)，同时还可提供剩余二次谐波(515nm)和基频(1030nm)光束。

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【概述】

I-OPA 系列光参量放大器标志着波长可调的飞秒光源领域进入全新的时代。基于对 ORPHUES 系列光参量放大器 10 年的生产经验，该解决方案结合了波长可调的灵活性以及坚固的工业级设计。初始的 I-OPA 是装在 PHAROS 激光器上的坚固模块，具有可以与工业倍频模块相比拟的长期稳定型。而新改进的可调版本，可以与 PHAROS 或 CARBIDE 系列的飞秒激光器结合使用，主要用于对稳定性要求较高的光谱和显微应用领域。其中 -HP 型号旨在结合 HARPIA 系列使用，可用作超快泵浦-探测光谱的泵浦光源。而 -F 型号主要用作多光子显微设备的光源。还有 -ONE 型号在中红外光谱领域以及其他对红外波段的单脉冲能量要求较高的应用领域非常有用。所有这些型号可用于微加工和其他工业应用; 波长可调的 I-OPA 是科研系统的理想选择，而波长固定的 I-OPA 将是大规模工业生产的高性价比解决方案。

固定波长 I-OPA 与可调版本与标准 ORPHUES 系列设备相比，仅少了用计算机控制的选择波长功能。另一方面，安装在激光器内部的设计，保证了机械稳定性，且消除了空气扰动的影响，从而确保了其长期稳定的运行并最大限度减小能量波动。

【可调I-OPA的输出特性】

型号	I-OPA-TW-HP	I-OPA-TW-F	I-OPA-TW-ONE
基于ORPHEUS 的型号	ORPHEUS	ORPHEUSF	ORPHEUSONE
泵浦功率	Up to 40 W
泵浦脉冲能量	10 – 400 µJ		20 – 400 µJ
脉冲重频	Up to 2 MHz
调谐范围, 标准	640 – 1010 nm	650 – 900 nm	1350 – 2060 nm
调谐范围, 齿轮	1050 – 2600 nm	1200 – 2500 nm	2060 – 4500 nm
峰值转换效率，标准波长	> 7 % @ 700 nm		> 9 % @ 1550 nm
附加选项	―	SCMP: 标准脉冲压缩 ICMP: 齿轮脉冲压缩 PCMP: pre-chirp色散补偿器	―
脉冲带宽 ¹⁾	80 – 220 cm^-1 @ 700 – 960 nm	200 – 750 cm^-1 @ 650 – 900 nm 150 – 500 cm^-1 @ 1200 – 2000 nm	60 – 150 cm^-1 @ 1450 – 2000 nm
脉冲持续时间²⁾	120 – 250 fs	< 55 fs @ 800 – 900 nm < 70 fs @ 650 – 800 nm < 100 fs @ 1200 – 2000 nm	150 – 300 fs
波长扩展选项	SHS: 320 – 505 nm SHI: 525 – 640 nm 最高转换效率1.2%	联系我们	DFG: 4500 – 10000 nm ³⁾
应用	· 微加工 · 分子物理 · 光谱学	· 非线性显微镜 · 超快光谱学	· 中红外光谱 · AFM显微镜

1）I-OPA-TW-F 外部压缩的输出脉宽。
2）输出脉冲宽度取决于波长和泵浦激光脉冲宽度。TW-F 需要外部脉冲压缩器实现短脉冲持续时间。

3）最大16µm调谐范围可与外部不同频率发生器。

【固定波长I-OPA的输出特性】

型号	I-OPA-FW-HP	I-OPA-FW-F	I-OPA-FW-ONE
基于ORPHEUS 的型号	ORPHEUS	ORPHEUSF	ORPHEUS-ONE
泵浦功率	Up to 40 W
泵浦脉冲能量	10 – 500 µJ	10 – 500 µJ	20 – 1000 µJ
脉冲重频率	Up to 2 MHz
调谐范围, 标准	640 – 1010 nm	650 – 900 nm	1350 – 2060 nm
调谐范围, 齿轮	1050 – 2600 nm	1200 – 2500 nm	2060 – 4500 nm
峰值转换效率，标准波长	> 7 % @ 700 nm	> 7 % @ 700 nm	> 9 % @ 1550 nm
脉冲带宽 ¹⁾	80 – 220 cm^-1 @ 700 – 960 nm	200 – 750 cm^-1 @ 650 – 900 nm 150 – 500 cm^-1 @ 1200 – 2000 nm	60 – 150 cm^-1 @ 1450 – 2000 nm
脉冲持续时间 ²⁾	120 – 250 fs	< 55 fs @ 800 – 900 nm < 70 fs @ 650 – 800 nm < 100 fs @ 1200 – 2000 nm	150 – 300 fs
应用	微加工分子物理光谱学	非线性显微镜超快光谱学	微加工中红外光谱

1） I-OPA-TW-F 外部压缩的输出脉宽。

2）输出脉冲宽度取决于波长和泵浦激光脉冲宽度。TWF 需要外部脉冲压缩器实现短脉冲持续时间。

※ 189nm–20µm可调谐波长

※ 单脉冲–1MHz重复频率

※ 最高40W泵浦功率

※ 最高60mJ泵浦能量

※ 电脑控制

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飞秒激光技术原理

飞秒激光器主要由飞秒激光振荡器、展宽器、飞秒激光放大器、压缩器组成。参考图1。

飞秒激光振荡器是利用增益介质的增益特性产生飞秒量级超短脉冲激光的装置，获得超短脉冲的主要方法是运用调Q或锁模技术。锁模技术就是在飞秒量级的激光技术中，获得超短脉冲的方法。利用锁模技术对激光束进行调制，使光束中不同的振荡纵模具有确定的相位关系，从而使各个模式相干叠加得到超短脉冲。锁模激光器脉宽可达几个fs，相应地具有很高的峰值功率。

图片1.png

图1 飞秒激光系统结构图

通过啁啾脉冲放大技术（CPA），进一步对飞秒激光振荡器输出的fs激光脉冲的峰值功率进行放大。该技术通过控制色散对放大系统的脉宽产生几个量级的展宽或压缩作用。参考图2。具体步骤如下：

首先，通过展宽器中的色散原件将飞秒脉冲展宽为皮秒量级，这时脉冲的峰值功率强度将大大降低，但单个脉冲的总能量不变。其次，在飞秒激光放大器中将这个低峰值功率强度的脉冲由nJ级放大到J级的强度。最后，啁啾过程转变方向，利用压缩器中的色散原件将脉冲压缩，使之恢复为原来的脉宽。由于总能量变大，峰值功率强度将随脉宽的变窄而极大地提高，从而得到超高峰值功率的超短脉冲。

1.02 飞秒激光器产品原理.jpg

图2 CPA技术原理图

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