トプティカ単一周波数半導体レーザー修理

Toptica の TopWave 405 は、出力波長が 405 nm (近紫外線) の高精度単一半導体周波数レーザーで、バイオイメージング (STED 顕微鏡など)、光対、量子光学、ホログラフィー、精密分光法の分野で広く評価されています。その主な利点は、狭い線幅 (<1 MHz)、高い波長安定性 (<1 pm)、低ノイズ特性であり、レーザー性能に対する要件が非常に高い科学研究や産業シナリオに適しています。

2. 特徴

単一周波数出力

**外部共振器差動レーザー (ECDL)** 設計を採用し、グレーティングと組み合わせてフィードバック単一縦方向モジュール動作を実現し、狭い線幅と低い位相ノイズを保証します。

高い波長安定性

波長ロックと長期安定性を実現するために、PZT (圧電セラミック) 望遠鏡と温度制御 (TEC) を内蔵しています。

低騒音性能

低ノイズ電流駆動とアクティブ周波数安定化技術 (Pound-Drever-Hall 周波数ロックなど) を使用して、ノイズ強度と周波数基準を低減します。

調整可能性

格子角度または電流/温度の変化を調整することで、スペクトルスキャン実験に適した GHz 範囲の連続望遠鏡が実現します。

III. 構造構成

Top Wave 405 のコア構造は、次の主要モジュールに分けられます。

1. レーザー分散（LD）

主光源として405 nm半導体レーザーチップ（GaN系レーザーダイオードなど）を使用します。

TEC 温度制御により、波長範囲を回避するために分散が最適な温度 (通常は約 25°C) で機能することが保証されます。

2. 外部キャビティフィードバックシステム

導電性格子（リトローまたはリトマン・メトカーフ構造タイプ）：波長選択と単一周波数フィードバックに使用されます。

PZTアクチュエータ：格子格子角度により高精度波長ファイバーを実現します。

3. 光分離とモード制御

ファラデー アイソレータ: 戻り光がレーザーの安定性に干渉するのを防ぎます。

モードマッチングチャート: ビーム品質を最適化し、TEM00 モード出力を保証します。

4. 電子制御システム

低ノイズ電流駆動：安定した LD ポンプ電流を提供します。

PID 温度制御回路: レーザー分散と格子温度を正確に調整します。

周波数ロック モジュール (オプション): 超狭線幅アプリケーションに使用される PDH 安定周波数など。

5. 出力カップリングとモニタリング

部分反射出力ミラー: キャビティ内フィードバックを維持しながらレーザーを抽出します。

フォトダイオード (PD) モニタリング: レーザー出力とモード安定性のリアルタイム検出。

IV. よくある故障とメンテナンスのアイデア

1. レーザー出力や電力低下なし

考えられる理由:

レーザー分散による損傷（ESD 破壊または経年劣化）。

現在のドライブ障害（電源モジュールの損傷など）。

グレーティングの修復（機械的な振動によりフィードバック障害が発生します）。

メンテナンスのアイデア:

駆動電流が正常かどうかを確認します（手動設定値を参照）。

パワーメータを使用して、LD が光を発しているかどうかを検出します (安全保護が必要です)。

外部キャビティフィードバックを確実にするために、格子角度を再調整します。

2. 波長不安定性またはモードホッピング

考えられる理由:

温度制御障害（TEC障害またはサーミスタ）。

機械的な緩み（PZT またはグレーティングがしっかりと固定されていない）。

外部振動または端部の障害。

メンテナンスのアイデア:

TEC 設定温度が実際の温度と一致しているかどうかを確認します。

環境振動を低減するコラーゲン光学プラットフォーム。

波長計を使用して監視し、必要に応じて再決定します。

3. 望遠鏡または望遠鏡の範囲を設定できない

考えられる理由:

PZT電圧範囲が不十分です（駆動回路の故障）。

グレーティングの機械的固着（潤滑不足または構造的変形）。

V. 予防保守措置

光学部品を定期的に清掃する

モードの安定性に影響を与えないように、無水エタノールと超清浄綿棒を使用して格子と出力ミラーを清掃します。

検査と温度管理

TEC にほこりがないこと、ファンが正常に動作していることを確認します。

静電気防止（ESD）

レーザーによる損傷を防ぐため、操作中は静電気防止リストバンドを着用してください。

環境制御

一定温度（±1°C）と低振動環境を維持し、必要に応じて光絶縁プラットフォームを使用します。

通常の配置

波長計とパワーメーターを使用して出力を調整し、長期的な安定性を確保します。

VI. 結論

TopWave 405 単一周波数レーザーは、安定性と狭い線幅特性を備えており、科学研究やハイエンドの産業用途に最適です。定期的なメンテナンス、環境制御、正しい障害診断方法が、長期にわたる信頼性の高い動作を保証する鍵となります。複雑な問題 (周波数ロックの失敗やレーザーの損傷など) については、電話機の分解によるさらなる損傷を避けるために、当社の技術チームに連絡することをお勧めします。