Toptica single frequency semiconductor laser ukarabati

TopWave 405 ya Toptica ni leza ya masafa ya kiwango cha juu ya semiconductor yenye urefu wa mawimbi ya nm 405 (karibu na UV), ambayo inatathminiwa kwa upana katika nyanja za upigaji picha za kibayolojia (kama vile hadubini ya STED), jozi za mwanga, optics ya quantum, holography na spectroscopy ya usahihi. Faida zake kuu ni upana wa mstari (<1 MHz), uthabiti wa urefu wa juu wa wimbi (<1 pm) na sifa za chini za kelele, ambazo zinafaa kwa utafiti wa kisayansi na matukio ya viwandani na mahitaji ya juu sana ya utendakazi wa leza.

2. Vipengele

Pato la masafa moja

Kupitisha muundo wa **External Cavity Differential Laser (ECDL)**, pamoja na grating ili kutambua utendakazi wa moduli moja ya longitudinal, kuhakikisha upana wa mstari na kelele ya awamu ya chini.

Utulivu wa urefu wa juu

Darubini na udhibiti wa halijoto ya PZT (kauri ya piezoelectric) iliyojengewa ndani (TEC) ili kufikia kufunga kwa urefu wa wimbi na uthabiti wa muda mrefu.

Utendaji wa chini wa kelele

Kwa kutumia kiendeshi cha sasa cha kelele ya chini na teknolojia ya uimarishaji wa masafa amilifu (kama vile kufuli kwa masafa ya Pound-Drever-Hall) ili kupunguza nguvu ya kelele na msingi wa masafa.

Kutoweza

Kwa kurekebisha pembe ya wavu au mabadiliko ya sasa/joto, darubini inayoendelea katika masafa ya GHz hupatikana, ambayo yanafaa kwa majaribio ya skanning ya spectral.

III. Utungaji wa muundo

Muundo wa msingi wa Mganda wa Juu 405 unaweza kugawanywa katika moduli zifuatazo muhimu:

1. Mtawanyiko wa Laser (LD)

Chip ya leza ya semicondukta ya nm 405 (kama vile diodi ya leza inayotokana na GaN) kama chanzo msingi cha mwanga.

Udhibiti wa halijoto wa TEC huhakikisha kwamba mtawanyiko hufanya kazi katika halijoto ifaayo (kwa kawaida ~25°C) ili kuepuka masafa ya urefu wa mawimbi.

2. Mfumo wa maoni ya cavity ya nje

Wavu unaopitisha (aina ya muundo wa Littrow au Littman-Metcalf): hutumika kwa uteuzi wa urefu wa wimbi na maoni ya masafa moja.

Kitendaji cha PZT: pembe ya wavu kufikia usahihi wa nyuzinyuzi za urefu wa mawimbi.

3. Kutengwa kwa macho na udhibiti wa mode

Kitenganishi cha Faraday: huzuia mwanga wa kurudi dhidi ya kuingilia uthabiti wa laser.

Chati ya modi inayolingana: huongeza ubora wa boriti na kuhakikisha utoaji wa hali ya TEM00.

4. Mfumo wa udhibiti wa kielektroniki

Hifadhi ya sasa ya kelele ya chini: hutoa sasa pampu ya LD imara.

Mzunguko wa kudhibiti halijoto ya PID: rekebisha kwa usahihi mtawanyiko wa laser na halijoto ya kusaga.

Moduli ya kufunga mara kwa mara (si lazima): kama vile masafa thabiti ya PDH, inayotumika kwa matumizi ya upana wa mstari mwembamba sana.

5. Kuunganisha pato na ufuatiliaji

Kioo cha pato cha kuakisi kwa kiasi: toa leza huku ukihifadhi maoni ya ndani ya shimo.

Ufuatiliaji wa Photodiode (PD): utambuzi wa wakati halisi wa nguvu ya laser na uthabiti wa hali.

IV. Makosa ya kawaida na mawazo ya matengenezo

1. Hakuna pato la laser au kushuka kwa nguvu

Sababu zinazowezekana:

Uharibifu wa utawanyiko wa laser (kuvunjika kwa ESD au kuzeeka).

Hitilafu ya sasa ya kiendeshi (kama vile uharibifu wa moduli ya nguvu).

Urekebishaji wa grating (mtetemo wa mitambo husababisha kutofaulu kwa maoni).

Mawazo ya utunzaji:

Angalia ikiwa kiendeshi cha sasa ni cha kawaida (rejelea thamani ya mpangilio wa mwongozo).

Tumia mita ya umeme ili kugundua ikiwa LD inatoa mwanga (ulinzi wa usalama unahitajika).

Rekebisha pembe ya wavu ili kuhakikisha maoni ya uso wa nje.

2. Kuyumba kwa urefu wa mawimbi au kurukaruka kwa njia

Sababu zinazowezekana:

Kushindwa kwa udhibiti wa joto (TEC kushindwa au thermistor).

Ulegevu wa mitambo (PZT au grating haijawekwa imara).

Mtetemo wa nje au usumbufu wa mwisho.

Mawazo ya utunzaji:

Angalia ikiwa halijoto iliyowekwa ya TEC inalingana na halijoto halisi.

Jukwaa la macho la Collagen ili kupunguza mtetemo wa mazingira.

Tumia mita ya urefu wa mawimbi kufuatilia na kuamua upya ikiwa ni lazima.

3. Haiwezi kuweka safu ya darubini au darubini

Sababu zinazowezekana:

Aina ya voltage ya PZT haitoshi (kushindwa kwa mzunguko wa gari).

Wavu wa mitambo kukwama (lubrication haitoshi au deformation miundo).

V. Hatua za kuzuia matengenezo

Kusafisha mara kwa mara vipengele vya macho

Tumia ethanoli isiyo na maji na usufi za pamba safi kabisa kusafisha kioo cha kusagia na kutoa ili kuepuka kuathiri uthabiti wa modi.

Ukaguzi na udhibiti wa joto

Hakikisha kuwa TEC haina vumbi na feni inaendeshwa kama kawaida.

Ulinzi dhidi ya tuli (ESD)

Vaa mkanda wa kuzuia tuli wakati wa operesheni ili kuzuia uharibifu wa laser.

Udhibiti wa mazingira

Dumisha halijoto isiyobadilika (±1°C) na mazingira ya chini ya mtetemo, na utumie jukwaa la macho la kujitenga inapohitajika.

Mpangilio wa mara kwa mara

Tumia mita ya urefu wa mawimbi na mita ya nguvu kupanga pato ili kuhakikisha uthabiti wa muda mrefu.

VI. Hitimisho

TopWave 405 laser-frequency single, pamoja na uthabiti wake na sifa finyu za upana wa mstari, ni chaguo bora kwa utafiti wa kisayansi na matumizi ya hali ya juu ya viwandani. Matengenezo ya mara kwa mara, udhibiti wa mazingira na mbinu sahihi za utambuzi wa makosa ni ufunguo wa kuhakikisha uendeshaji wake wa muda mrefu wa kuaminika. Kwa matatizo changamano (kama vile kushindwa kwa kufunga masafa au uharibifu wa leza), inashauriwa kuwasiliana na timu yetu ya kiufundi ili kuepuka uharibifu zaidi unaosababishwa na kutenganisha simu.