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可调谐窄线宽激光源是原子物理、光谱学、量子信息、相干通信、遥感和精密测量等领域广泛应用的基础。在这些领域中,更简单、更便宜、线宽更窄、调谐范围更大的激光器将继续推动这项技术的新应用。
在过去50年中,可调谐激光器的历史大体上反映了激光技术的发展。最初的染料激光器已被外腔二极管激光器(ECDLs)取代,而高功率系统则由可调谐固体激光器(如钛宝石激光器)或使用光学参量振荡器(OPO)的频率转换Nd:YAG激光器主导。没有稳定外腔的二极管激光器已经用商用DFB和DBR二极管填补了低成本、低性能的市场终端,其线宽窄至500kHz。最近,光纤激光器和变频光纤激光器已经开始用不同的设计取代许多固态系统,提供更高的功率和更高的可调谐性,或更窄的线宽。现在,频率梳的出现使稳频激光可以在任何波长实现,同时具有出色的稳定性和准确性。然而,尽管如此,外腔半导体激光器仍然凭借其简单、多功能、令人尊敬的性能和非常低的成本,保持着其作为众多实验室常用光源的地位。目前外腔可调谐窄线宽半导体激光器已经广泛应用于:
激光冷却和捕获
Bose-Einstein 凝聚
量子光学: 压缩光
电磁式透明和慢速光
时间和频率标准
激光光谱学
外腔可调谐窄线宽半导体激光器通常由控制器、激光二极管和频率选择模块组成。比如用于激光频率选择和调谐的光栅,或者基于猫眼结构的滤光片等。外腔可调谐单频半导体激光器重要特性包括激光线宽窄,低频率漂移,调谐范围宽等。而这些卓越的特性取决于极其优异的激光驱动电路、激光器整体的机械稳定性、频率选择原理。为了实现激光器更高的频率稳定性,可以增加不同种类的激光锁频模块,例如通过将激光波长采用PDH稳频技术锁定在光学超稳腔上,可以将激光器线宽压窄至1 Hz的水平,频率稳定性达到< 3×10 -15 @ 1 s。
MOGLabs公司是一家由来自墨尔本大学(澳大利亚)量子光学实验室的科学家和工程师创建的公司,主要为量子光学领域的科研工作者提供外腔可调谐窄线宽半导体激光器、放大器、波长计以及激光精密锁频方案。他们了解量子光学领域的用户需要什么,关心什么,因为他们来自像用户一样的实验室。
LDL系列Littrow结构的可调谐单频半导体激光器
LDL是MOGLabs最新研发的Littrow结构外腔可调谐半导体激光器。在设计中没有螺旋弹簧,没有弯曲振动。激光器由坚固的铝合金块加工而成,结构紧凑,坚固稳定。线宽通常低于200kHz,可达到低于100kHz。所有LDL激光器都是密封的,以减少外部气压变化的影响。
LDL激光器主要参数:
波长范围 | 368nm………1620nm可选 |
线宽 | <200kHz 典型, configuration dependent |
调制 | 20MHz 带宽, AC 或 DC 耦合 RF bias tee 选项: >2.5GHz 带宽 |
波长粗调范围 | 取决于管子; 例如 776nm – 802nm or 850 – 895nm |
光束直径 (1/e2) | 1 x 2mm – 1.5 x 4mm |
偏振 | 垂直偏振 100:1 典型 |
TEC | ±14.5V 3.3A Q = 23W standard |
Sensor | NTC 10k 标配; AD590, 592 可选 |
稳定性 | ±1mK (取决于控制器) |
扫描范围 | 最大50 GHz , 使用 MOGLabs 控制器, 取决于二极管 |
无跳模扫描范围 | 10-40 GHz, 不镀膜管子,带电流前置反馈 |
压电陶瓷 | 0–120V 或 0-150V, 2 -5 μm |
调制输入 | 20MHz带宽,AC or DC 耦合, 20ns延迟 可选: RF bias tee, 16MHz–2.5GHz (lower cutoff optional) |
尺寸 | 自由光输出: 105 x 90 x 90mm (LxWxH), 1kg |
CEL系列猫眼结构的可调谐单频半导体激光器
MOGLabsCateye(CEL)激光器为外腔二极管激光器提供了新的改进。Cateye结构和超窄带滤波片取代了传统的Litman-Metcalf和Littrow设计的闪耀光栅。CEL坚固,稳定。与MOGLabs控制器配合使用,线宽可以低于100 kHz。常见波长包括671nm,780nm,795nm,852nm,866nm,895nm,1064nm,1550nm等等,功率高达250mW。
CES猫眼结构SAFLaser
Moglabs CES激光器将cateye滤波器技术的优点与独特的蝶形封装单角刻面激光二极管相结合。CES通过集成法拉第隔离器和光纤耦合输出,实现了极低的线宽(5 kHz)和极宽的调谐范围,最大调谐范围达140nm。
目前可以得到的波长和功率:
1170 – 1270nm, 10mW
1250 – 1390nm, 70mW
1420 – 1520nm, 40mW
1510 – 1610nm, 40mW
1860 – 1970nm, 7mW
DLC102/202/252/502外腔可调谐半导体激光器控制器
Moglabs的DLC系列控制器为外腔可调谐半导体激光器驱动提供所有相关功能,包括将其锁定在原子吸收谱线上或者其它频率参考源上的功能。它提供了令人印象深刻的性能和易用性:符合人体工程学和低噪音模拟控制,以及直观的前面板信号选择。
八大功能集于一体
超低噪音电源
温度控制器
光电探测器
解调器(扩音器)
回输伺服系统
压电传动器
调制器激励器
精密斜坡扫描发生器
Moglabs的DLC系列控制器不仅可以与Moglabs公司所有类型的外腔可调谐半导体激光器匹配之外,也可以与第三方的外腔可调谐半导体激光器提供驱动,例如Toptica公司的产品。
MSA系列激光放大器
MOGLabs激光放大器是可调谐单频半导体激光器的高功率扩展。激光功率高达4W,同时保持了注入种子激光器的调谐范围和线宽不变。最终用户可以轻松更换和校准放大器二极管。可以在输入和输出端口选择40或60dB的隔离器,并且也可以选择光纤耦合输入或输出。
波长从630nm到1064nm可选,功率范围从250mW到3000mW。也有使用猫眼激光器作为种子光的放大器MSA可选。MSA系列放大器可以提供多款版本,既可以集成Moglabs的LDL系列或者CEL系列的激光器种子源,也可以采用第三方的激光器作为种子源,比如Toptica和NewFocus。
ILA 种子注入锁定放大器
MOGLabs开发了用于稳定Fabry-Perot(FP)激光二极管注入锁定的新技术。注入锁定对环境的漂移非常敏感:温度,对准或电流的很小变化都可能导致放大器二极管漂移到失锁状态。MOGLabs开发了一种自动跟踪系统,该系统可以连续监视激光器,并对放大器二极管进行微调以保持锁定状态。
结合Moglabs稳定的种子激光器,ILA可为Sr冷却提供>1W @ 461nm的功率,为Yb提供>400mW @ 399nm的功率。这些系统结构紧凑,具有较好的光束质量且成本较低,为替代价格昂贵的SHG系统提供了可能。
已经开发的注入锁定系统有:
370nm / 100mW(Yb +)
399nm / 400mW(Yb)
461nm /1000mW(Sr)
509nm / 200mW(CS Rydberg)
657nm / 300mW(Ca clock)
689nm / 100mW(Sr MOT)
698nm / 100mW(Sr clock)
产品参数:
波长 | 370-698nm |
增益带宽 | 5-15nm,取决于波长 |
功率 | 100mwW-1W ,取决于波长 |
ASE 抑制 | >45dB |
光斑直径 (1/e2) | 典型值 1.8 x 3.0 mm, 取决于波长 |
光束质量 | M² :1.0-1.2; |
光束发散角 | <1.5 mrad |
偏振 | Linear 100:1, |
TEC | ±14.5V 3.3A Q = 34W |
传感器 | NTC 10kΩ |
冷却方式 | 快速水冷, φ 6mm |
保护 | Relay, reverse diode, photodiode cutout |
指示灯 | Laser ON/OFF (LED) |
接口 | Seed: DVI-D DL, amplifier: DE9 + DE15 |
尺寸 | 300 x 155 x 93mm (LxWxH), |
FZW Fizeau激光波长计
MOGLabs FWWFizeau是一款精密紧凑的独立式波长计。
它的测量范围为350至1100nm,绝对精度优于600MHz。具有显示单元,以太网和USB连接以及PID锁定是标准配置。可以在显示屏或主机上以每秒250次测量的速度进行时序测量。该设备使用简单的文本命令以及用于LabView,python和matlab,可以轻松地与常见的实验室数据采集系统集成。
产品特点:
600 MHz绝对精度,350至1120nm
独立的彩色LCD显示屏
固态熔融石英标准具
每秒250次测量
内置PID反馈与模拟输出
以太网和USB标准
指标参数:
波长范围 | 350-1120nm |
单位 | nm (vac), nm (air; NTP), THz, cm-1 |
输入功率 | 10nW |
精度 | 600 MHz (3σ) |
分辨率 | 10MHz |
曝光时间 | 60μs to 400 ms [max 2s available if required] |
测量速度 | 250/s 最小积分时间 |
Fizeau标准具 | 4; smallest FSR = 7.5GHz |
校准 | 无需校准,或间隔12个月使用HeNe激光器校准 |
预热时间 | 10分钟 |
显示 | 内置彩色320x240 LCD |
PID反馈 | 12-bit DAC output, 0.5mV resolution |
电源 | +5V 600mA via USB or separate DC jack; <500mA with display backlight off |
以太网 | 10/100 TP RJ45 |
USB | USB2.0 |
光学输入 | FC/PC, 单模或多模光纤 |
SMA DAC输出 | 12-bit output, ±2.5V, 0.5mV resolution |
尺寸和重量 | 120mm x 146mm x 81mm (DxWxH); 0.7kg |
北京海科思锐光电仪器有限公司是Moglabs公司在中国的正式授权代理商,全面负责其所有产品在国内的市场推广、产品销售以及售后服务。海科思锐已经在国内销售安装了数十套外腔可调谐半导体激光器及放大器,产品广泛应用于国内多家知名量子光学实验室,产品性能和服务得到了客户的高度认可。
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