Oprava jednofrekvenčního polovodičového laseru Toptica

TopWave 405 společnosti Toptica je vysoce přesný jednopolovodičový frekvenční laser s výstupní vlnovou délkou 405 nm (near-UV), který je široce hodnocen v oblastech biozobrazování (jako je mikroskopie STED), světelných párů, kvantové optiky, holografie a přesné spektroskopie. Jeho hlavními výhodami jsou úzká šířka čáry (<1 MHz), vysoká stabilita vlnové délky (<1 pm) a nízké šumové charakteristiky, které jsou vhodné pro vědecký výzkum a průmyslové scénáře s extrémně vysokými požadavky na výkon laseru.

2. Vlastnosti

Jednofrekvenční výstup

Přijetí designu **External Cavity Differential Laser (ECDL)** v kombinaci s mřížkou pro realizaci zpětnovazebního provozu jednoho podélného modulu, což zajišťuje úzkou šířku čáry a nízký fázový šum.

Vysoká stabilita vlnové délky

Vestavěný teleskop PZT (piezoelektrická keramika) a regulace teploty (TEC) pro dosažení uzamčení vlnové délky a dlouhodobé stability.

Nízká hlučnost

Použití nízkošumového proudového pohonu a technologie aktivní stabilizace frekvence (jako je Pound-Drever-Hallův frekvenční zámek) ke snížení intenzity hluku a frekvenčního základu.

Laditelnost

Úpravou úhlu mřížky nebo změn proudu/teploty je dosaženo spojitého dalekohledu v pásmu GHz, který je vhodný pro experimenty se spektrálním skenováním.

III. Konstrukční složení

Základní strukturu Top Wave 405 lze rozdělit do následujících klíčových modulů:

1. Laserová disperze (LD)

405 nm polovodičový laserový čip (jako je laserová dioda na bázi GaN) jako primární zdroj světla.

Řízení teploty TEC zajišťuje, že disperze pracuje při optimální teplotě (obvykle ~25 °C), aby se zabránilo rozsahu vlnových délek.

2. Systém zpětné vazby vnější dutiny

Vodivá mřížka (typ struktury Littrow nebo Littman-Metcalf): používá se pro výběr vlnové délky a jednofrekvenční zpětnou vazbu.

Pohon PZT: úhel mřížky pro dosažení přesného vlákna s vlnovou délkou.

3. Optická izolace a řízení režimu

Faradayův izolátor: zabraňuje zpětnému světlu, aby rušilo stabilitu laseru.

Tabulka přizpůsobení režimu: optimalizuje kvalitu paprsku a zajišťuje výstup režimu TEM00.

4. Elektronický řídicí systém

Nízkošumový proudový pohon: poskytuje stabilní proud čerpadla LD.

Obvod regulace teploty PID: přesné nastavení rozptylu laseru a teploty mřížky.

Modul pro blokování frekvence (volitelný): například stabilní frekvence PDH, používaný pro aplikace s velmi úzkou šířkou čáry.

5. Výstupní vazba a monitorování

Částečně reflexní výstupní zrcadlo: extrahujte laser při zachování zpětné vazby uvnitř dutiny.

Monitorování fotodiod (PD): detekce výkonu laseru a stability režimu v reálném čase.

IV. Běžné závady a nápady na údržbu

1. Žádný laserový výstup nebo pokles výkonu

Možné důvody:

Poškození laserovou disperzí (rozpad ESD nebo stárnutí).

Selhání aktuálního disku (například poškození napájecího modulu).

Oprava mřížky (mechanické vibrace způsobují selhání zpětné vazby).

Nápady na údržbu:

Zkontrolujte, zda je proud měniče normální (viz hodnota ručního nastavení).

Pomocí měřiče výkonu zjistěte, zda LD vyzařuje světlo (je vyžadována bezpečnostní ochrana).

Znovu nastavte úhel mřížky, abyste zajistili zpětnou vazbu z vnější dutiny.

2. Nestabilita vlnové délky nebo přeskakování režimu

Možné důvody:

Selhání regulace teploty (selhání TEC nebo termistor).

Mechanická uvolněnost (PZT nebo mřížka není pevně upevněna).

Vnější vibrace nebo rušení na konci.

Nápady na údržbu:

Zkontrolujte, zda je nastavená teplota TEC v souladu se skutečnou teplotou.

Kolagenová optická platforma pro snížení vibrací prostředí.

Použijte měřič vlnové délky k monitorování a v případě potřeby znovu určete.

3. Nelze nastavit dalekohled nebo rozsah dalekohledu

Možné důvody:

Nedostatečný rozsah napětí PZT (porucha obvodu pohonu).

Mechanické zaseknutí mřížky (nedostatečné mazání nebo strukturální deformace).

V. Opatření preventivní údržby

Pravidelně čistěte optické součásti

K čištění mřížky a výstupního zrcátka použijte bezvodý etanol a ultračisté vatové tampony, aby nedošlo k ovlivnění stability režimu.

Kontrola a kontrola teploty

Ujistěte se, že TEC je bez prachu a ventilátor běží normálně.

Antistatická ochrana (ESD)

Během provozu používejte antistatický náramek, aby nedošlo k poškození laserem.

Kontrola prostředí

Udržujte konstantní teplotu (±1 °C) a prostředí s nízkými vibracemi a v případě potřeby použijte optickou izolační platformu.

Pravidelné uspořádání

Použijte měřič vlnové délky a měřič výkonu k uspořádání výstupu, abyste zajistili dlouhodobou stabilitu.

VI. Závěr

Jednofrekvenční laser TopWave 405 je se svou stabilitou a charakteristikami úzké šířky čáry ideální volbou pro vědecký výzkum a špičkové průmyslové aplikace. Pravidelná údržba, kontrola prostředí a správné metody diagnostiky poruch jsou klíčem k zajištění jeho dlouhodobého spolehlivého provozu. V případě složitých problémů (jako je porucha blokování frekvence nebo poškození laserem) se doporučuje kontaktovat náš technický tým, aby nedošlo k dalšímu poškození způsobenému demontáží telefonu.