Oprava jednofrekvenčného polovodičového lasera Toptica

TopWave 405 od Toptica je vysoko presný jednopolovodičový frekvenčný laser s výstupnou vlnovou dĺžkou 405 nm (blízko UV), ktorý je široko hodnotený v oblasti biozobrazovania (ako je mikroskopia STED), svetelných párov, kvantovej optiky, holografie a presnej spektroskopie. Jeho hlavnými výhodami sú úzka šírka čiary (<1 MHz), vysoká stabilita vlnovej dĺžky (<1 pm) a nízka hlučnosť, ktoré sú vhodné pre vedecký výskum a priemyselné scenáre s extrémne vysokými požiadavkami na výkon lasera.

2. Vlastnosti

Jednofrekvenčný výstup

Prijatie dizajnu **External Cavity Differential Laser (ECDL)** v kombinácii s mriežkou na realizáciu spätnej väzby s jedným pozdĺžnym modulom, čím sa zabezpečí úzka šírka čiary a nízky fázový šum.

Vysoká stabilita vlnovej dĺžky

Vstavaný teleskop PZT (piezoelektrická keramika) a regulácia teploty (TEC) na dosiahnutie uzamknutia vlnovej dĺžky a dlhodobej stability.

Výkon s nízkou hlučnosťou

Použitie nízkošumového prúdového pohonu a technológie aktívnej frekvenčnej stabilizácie (napríklad Pound-Drever-Hallov frekvenčný zámok) na zníženie intenzity hluku a frekvenčného základu.

Laditeľnosť

Úpravou uhla mriežky alebo zmien prúdu/teploty sa dosiahne kontinuálny ďalekohľad v rozsahu GHz, ktorý je vhodný pre experimenty so spektrálnym skenovaním.

III. Konštrukčné zloženie

Základnú štruktúru Top Wave 405 možno rozdeliť do nasledujúcich kľúčových modulov:

1. Laserová disperzia (LD)

405 nm polovodičový laserový čip (ako je laserová dióda na báze GaN) ako primárny zdroj svetla.

Regulácia teploty TEC zaisťuje, že disperzia pracuje pri optimálnej teplote (zvyčajne ~25 °C), aby sa zabránilo rozsahu vlnových dĺžok.

2. Systém spätnej väzby vonkajšej dutiny

Vodivá mriežka (typ štruktúry Littrow alebo Littman-Metcalf): používa sa na výber vlnovej dĺžky a jednofrekvenčnú spätnú väzbu.

PZT pohon: uhol mriežky na dosiahnutie presného vlákna s vlnovou dĺžkou.

3. Optická izolácia a riadenie režimu

Faradayov izolátor: zabraňuje spätnému svetlu, aby rušilo stabilitu lasera.

Tabuľka prispôsobenia režimu: optimalizuje kvalitu lúča a zabezpečuje výstup režimu TEM00.

4. Elektronický riadiaci systém

Nízkošumový prúdový pohon: poskytuje stabilný prúd čerpadla LD.

Obvod regulácie teploty PID: presne nastavte rozptyl lasera a teplotu mriežky.

Modul na blokovanie frekvencie (voliteľné): ako napríklad stabilná frekvencia PDH, používaná pre aplikácie s veľmi úzkou šírkou čiary.

5. Výstupná väzba a monitorovanie

Čiastočne reflexné výstupné zrkadlo: extrahujte laser pri zachovaní spätnej väzby vo vnútri dutiny.

Monitorovanie fotodiódy (PD): detekcia výkonu lasera a stability režimu v reálnom čase.

IV. Bežné chyby a nápady na údržbu

1. Žiadny výstup lasera alebo pokles výkonu

Možné dôvody:

Poškodenie laserovej disperzie (rozpad ESD alebo starnutie).

Porucha aktuálneho disku (napríklad poškodenie napájacieho modulu).

Oprava mriežky (mechanické vibrácie spôsobujú zlyhanie spätnej väzby).

Nápady na údržbu:

Skontrolujte, či je prúd meniča normálny (pozrite si hodnotu manuálneho nastavenia).

Pomocou merača výkonu zistite, či LD vyžaruje svetlo (vyžaduje sa bezpečnostná ochrana).

Znova nastavte uhol mriežky, aby ste zabezpečili spätnú väzbu z vonkajšej dutiny.

2. Nestabilita vlnovej dĺžky alebo preskakovanie režimu

Možné dôvody:

Porucha regulácie teploty (porucha TEC alebo termistor).

Mechanická vôľa (PZT alebo rošt nie je pevne uchytený).

Vonkajšie vibrácie alebo koncové rušenie.

Nápady na údržbu:

Skontrolujte, či je nastavená teplota TEC v súlade so skutočnou teplotou.

Kolagénová optická platforma na zníženie environmentálnych vibrácií.

Na monitorovanie použite merač vlnovej dĺžky a v prípade potreby ho znova stanovte.

3. Nedá sa nastaviť ďalekohľad alebo rozsah ďalekohľadu

Možné dôvody:

Nedostatočný rozsah napätia PZT (porucha obvodu pohonu).

Mechanické zaseknutie mriežky (nedostatočné mazanie alebo deformácia konštrukcie).

V. Opatrenia preventívnej údržby

Pravidelne čistite optické komponenty

Na čistenie mriežky a výstupného zrkadla použite bezvodý etanol a ultračisté vatové tampóny, aby ste neovplyvnili stabilitu režimu.

Kontrola a kontrola teploty

Uistite sa, že TEC je bez prachu a ventilátor beží normálne.

Antistatická ochrana (ESD)

Počas prevádzky noste antistatický náramok, aby ste predišli poškodeniu laserom.

Kontrola prostredia

Udržujte konštantnú teplotu (±1 °C) a prostredie s nízkymi vibráciami a v prípade potreby použite optickú izolačnú platformu.

Pravidelné usporiadanie

Použite merač vlnovej dĺžky a merač výkonu na usporiadanie výstupu, aby ste zabezpečili dlhodobú stabilitu.

VI. Záver

Jednofrekvenčný laser TopWave 405 so svojou stabilitou a charakteristikami s úzkou šírkou čiary je ideálnou voľbou pre vedecký výskum a špičkové priemyselné aplikácie. Pravidelná údržba, kontrola prostredia a správne metódy diagnostiky porúch sú kľúčom k zabezpečeniu jeho dlhodobej spoľahlivej prevádzky. V prípade zložitých problémov (ako je porucha frekvenčného blokovania alebo poškodenie laserom) sa odporúča kontaktovať náš technický tím, aby ste predišli ďalšiemu poškodeniu spôsobenému rozoberaním telefónu.