การซ่อมแซมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ความถี่เดียว Toptica

TopWave 405 ของ Toptica เป็นเลเซอร์ความถี่เซมิคอนดักเตอร์ตัวเดียวที่มีความแม่นยำสูง โดยมีความยาวคลื่นเอาต์พุต 405 นาโนเมตร (ใกล้ UV) ซึ่งได้รับการประเมินอย่างกว้างขวางในสาขาการสร้างภาพทางชีวภาพ (เช่น กล้องจุลทรรศน์ STED) คู่แสง ออปติกควอนตัม โฮโลแกรม และสเปกโตรสโคปีความแม่นยำ ข้อได้เปรียบหลักคือความกว้างของเส้นที่แคบ (<1 MHz) ความเสถียรของความยาวคลื่นสูง (<1 pm) และลักษณะสัญญาณรบกวนต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมที่มีความต้องการประสิทธิภาพของเลเซอร์สูงมาก

2. คุณสมบัติ

เอาท์พุตความถี่เดียว

นำการออกแบบ **External Cavity Differential Laser (ECDL)** มาใช้ ร่วมกับการขูดขีดเพื่อดำเนินการตามการทำงานของโมดูลตามยาวตัวเดียวแบบป้อนกลับ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเส้นมีความกว้างแคบและมีสัญญาณรบกวนเฟสต่ำ

เสถียรภาพความยาวคลื่นสูง

กล้องโทรทรรศน์ PZT (เซรามิกเพียโซอิเล็กทริก) ในตัวและระบบควบคุมอุณหภูมิ (TEC) เพื่อให้ล็อกความยาวคลื่นได้และมีเสถียรภาพในระยะยาว

ประสิทธิภาพเสียงรบกวนต่ำ

การใช้ไดรฟ์กระแสไฟฟ้าที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและเทคโนโลยีการรักษาเสถียรภาพความถี่ที่ใช้งานอยู่ (เช่นการล็อกความถี่ Pound-Drever-Hall) เพื่อลดความเข้มของสัญญาณรบกวนและพื้นฐานความถี่

ความสามารถในการปรับแต่ง

การปรับมุมของตารางหรือการเปลี่ยนแปลงกระแส/อุณหภูมิจะทำให้ได้กล้องโทรทรรศน์ต่อเนื่องในช่วง GHz ซึ่งเหมาะสำหรับการทดลองการสแกนสเปกตรัม

III. องค์ประกอบโครงสร้าง

โครงสร้างหลักของ Top Wave 405 สามารถแบ่งได้เป็นโมดูลหลักดังต่อไปนี้:

1. การกระจายแสงเลเซอร์ (LD)

ชิปเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ 405 นาโนเมตร (เช่น ไดโอดเลเซอร์ที่ใช้ GaN) เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลัก

การควบคุมอุณหภูมิ TEC ช่วยให้แน่ใจว่าการกระจายทำงานที่อุณหภูมิที่เหมาะสม (โดยทั่วไปคือ ~25°C) เพื่อหลีกเลี่ยงช่วงความยาวคลื่น

2. ระบบป้อนกลับโพรงภายนอก

ตะแกรงตัวนำไฟฟ้า (โครงสร้างแบบ Littrow หรือ Littman-Metcalf) ใช้สำหรับการเลือกความยาวคลื่นและข้อเสนอแนะความถี่เดียว

ตัวกระตุ้น PZT: ตะแกรงปรับมุมเพื่อให้ได้ไฟเบอร์ที่มีความยาวคลื่นแม่นยำ

3. การแยกแสงและการควบคุมโหมด

ไอโซเลเตอร์ฟาราเดย์: ป้องกันไม่ให้แสงสะท้อนไปรบกวนเสถียรภาพของเลเซอร์

แผนภูมิการจับคู่โหมด: เพิ่มประสิทธิภาพคุณภาพลำแสงและรับรองเอาต์พุตโหมด TEM00

4. ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

ไดรฟ์กระแสไฟฟ้าที่มีเสียงรบกวนต่ำ: ให้กระแสปั๊ม LD ที่เสถียร

วงจรควบคุมอุณหภูมิ PID: ปรับการกระจายของเลเซอร์และอุณหภูมิการเกรอะได้อย่างแม่นยำ

โมดูลล็อคความถี่ (ทางเลือก): เช่น ความถี่เสถียร PDH ใช้สำหรับการใช้งานความกว้างเส้นที่แคบเป็นพิเศษ

5. การเชื่อมต่อเอาต์พุตและการตรวจสอบ

กระจกสะท้อนแสงบางส่วน: สกัดเลเซอร์ในขณะที่ยังคงการตอบรับภายในโพรง

การตรวจสอบโฟโตไดโอด (PD): การตรวจจับกำลังเลเซอร์และเสถียรภาพโหมดแบบเรียลไทม์

IV. ข้อบกพร่องทั่วไปและแนวคิดการบำรุงรักษา

1. ไม่มีเอาต์พุตเลเซอร์หรือพลังงานตก

สาเหตุที่เป็นไปได้:

ความเสียหายจากการกระจายของเลเซอร์ (การพังทลายหรือการเสื่อมสภาพของ ESD)

ความล้มเหลวของไดรฟ์กระแสไฟฟ้า (เช่น ความเสียหายของโมดูลพลังงาน)

การซ่อมแซมตะแกรง (การสั่นสะเทือนทางกลทำให้เกิดความล้มเหลวในการตอบรับ)

ไอเดียการบำรุงรักษา:

ตรวจสอบว่ากระแสไดรฟ์เป็นปกติหรือไม่ (ดูค่าการตั้งค่าด้วยตนเอง)

ใช้เครื่องวัดกำลังเพื่อตรวจจับว่า LD กำลังเปล่งแสงอยู่หรือไม่ (ต้องมีการป้องกันความปลอดภัย)

ปรับมุมของตะแกรงอีกครั้งเพื่อให้แน่ใจว่ามีการป้อนกลับของโพรงภายนอก

2. ความไม่เสถียรของความยาวคลื่นหรือการกระโดดโหมด

สาเหตุที่เป็นไปได้:

ความล้มเหลวในการควบคุมอุณหภูมิ (ความล้มเหลวของ TEC หรือเทอร์มิสเตอร์)

ความคลายทางกล (PZT หรือตะแกรงไม่ได้รับการยึดอย่างแน่นหนา)

การสั่นสะเทือนจากภายนอกหรือการรบกวนปลายทาง

ไอเดียการบำรุงรักษา:

ตรวจสอบว่าอุณหภูมิที่ตั้งไว้ TEC สอดคล้องกับอุณหภูมิจริงหรือไม่

แพลตฟอร์มออปติกคอลลาเจนเพื่อลดการสั่นสะเทือนจากสิ่งแวดล้อม

ใช้เครื่องวัดความยาวคลื่นเพื่อตรวจสอบและกำหนดใหม่หากจำเป็น

3. ไม่สามารถตั้งค่ากล้องโทรทรรศน์หรือระยะกล้องโทรทรรศน์ได้

สาเหตุที่เป็นไปได้:

ช่วงแรงดันไฟ PZT ไม่เพียงพอ (วงจรไดรฟ์ล้มเหลว)

ตะแกรงติดขัดทางกล (หล่อลื่นไม่เพียงพอหรือโครงสร้างผิดรูป)

V. มาตรการบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

ทำความสะอาดส่วนประกอบออปติคัลเป็นประจำ

ใช้เอธานอลปราศจากน้ำและสำลีก้านสะอาดพิเศษเพื่อทำความสะอาดตะแกรงและกระจกขาออกเพื่อหลีกเลี่ยงการกระทบต่อเสถียรภาพของโหมด

การตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่า TEC ปราศจากฝุ่นและพัดลมทำงานได้ตามปกติ

การป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ (ESD)

สวมสายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ในระหว่างการทำการผ่าตัดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากเลเซอร์

การควบคุมสิ่งแวดล้อม

รักษาอุณหภูมิคงที่ (±1°C) และสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนต่ำ และใช้แพลตฟอร์มแยกแสงเมื่อจำเป็น

การจัดเตรียมแบบปกติ

ใช้เครื่องวัดความยาวคลื่นและเครื่องวัดกำลังเพื่อจัดเรียงเอาต์พุตเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรในระยะยาว

VI. บทสรุป

เลเซอร์ความถี่เดียว TopWave 405 มีเสถียรภาพและลักษณะเส้นที่แคบ จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการใช้งานในอุตสาหกรรมระดับสูง การบำรุงรักษาเป็นประจำ การควบคุมสภาพแวดล้อม และวิธีการวินิจฉัยข้อบกพร่องที่ถูกต้องเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้เครื่องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในระยะยาว สำหรับปัญหาที่ซับซ้อน (เช่น ความล้มเหลวในการล็อกความถี่หรือความเสียหายของเลเซอร์) ขอแนะนำให้ติดต่อทีมงานด้านเทคนิคของเราเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายเพิ่มเติมที่เกิดจากการถอดประกอบโทรศัพท์