超快激光首选厂商

大巴 · 发表于 2008-12-1 17:13:14

一、低温冷却技术的使用

KMLab是第一家发展低温冷却、高平均功率激光放大系统的超快激光器生产公司。到目前为止，公司已经给客户提供过最高平均功率的低温冷却系统，在这一技术上积累了多年经验，技术相当成熟。

KMLabs领先技术主要包括：
• 极高的平均功率超快激光器系统
• 10fs超快激光
• 低温冷却技术
• 高平均功率的超快激光器相位稳定技术

二、低温冷却技术的优点
热透镜焦长在不同温度下有较大不同，而热透镜效果对放大脉冲的扰动是很大的，因而对晶体温度的控制可以有效的降低热透镜效应对放大脉冲的影响，从而产生更加稳定的、功率更高的激光。

低温冷却放大器热透镜消除的优点：
  • Ti:sapphire放大系统的泵浦功率可以增加1-2个数量级。
  • Ti:sapphire放大系统的泵浦效率可以增加到2倍。
  • 在消除高阶色差和改善光斑空间质量方面，比起补偿法的设计，消除热透镜效应的设计是相当成功的。
  • 与热透镜补偿法相比，消除热透镜的低温冷却系统更易于改变泵浦功率。在补偿技术中，放大系统泵浦功率的改变需要重新校正光路，而使用低温冷却放大系统的DRAGON激光重频、泵浦功率可以随意改变。
  • Dragon system有相当大的空间用于增加泵浦功率。
  • 把ti:sapphire crystal封装在超净真空低温保持器中，可以减少因灰尘堆积物对晶体产生的持续影响。

不同温度下Ti:sapphire crystal的热透镜焦长随泵浦功率的变化

三、载波包络相移（CEP）稳定技术的使用

• KMLabs的振荡器和放大系统分别使用了Menlo Systems的XPS-800系统和APS-800 f-2f interferometer系统。 • KMLabs的展宽和压缩技术、低温冷却技术能够配合的很好，并且获得相当稳定的CEP。 • 稳相稳定技术的使用，可以使放大系统输出更高的平均功率和单脉冲能量。
	APS f-2f采集的光谱及1小时内的载波包络相移的偏差

四、超快振荡器
KMLabs 超快Ti:Sapphire Oscillators主要包括GriffenTM/CascadeTM/HalcyonTM系列，且各有特点，具有绝对优势的价格、多样功能、卓越性能等特点。
Griffin超快振荡器
Griffin钛宝石飞秒振荡器的优势是显而易见的，光谱可调不仅能让客户获得适合自己的光谱也可以调制出适合放大器的最优化光谱，同时Griffin钛宝石飞秒振荡器也可以和低扰动载波包络相移（CEP）稳定系统配合的很好。

Griffin独特的性能包括： • 产生超短脉冲，具有最短>70nm，典型>90nm的带宽。 • 中心波长在800nm时，使用合适的色散补偿，产生10fs脉冲。 • 使用高质量532nm的连续的、泵浦功率5.5W的泵浦光（Coherent Verdi, Spectra-Physics Millennia, Laser Quantum Finesse),输出>550mW，15fs脉宽的激光。 • 使用CEP稳定系统的Griffin是建立在具有积极温控系统的隔离电路板上的。 • 基于色散补偿棱镜的振荡器，和CEP稳定系统完美的搭配，与色散补偿镜相比，更不易收到泵浦光强波动影响。 • CEP稳定系统锁定Griffin的相位扰动小于50mrad。 • 具有电动棱镜和狭缝可调的带宽电子调控系统。 • 改变转换极限脉冲周期（<10fs到>45fs）。 • 控制光子能量的不确定性。 • 实时控制功率、带宽、中心波长，使之达到平衡，以满足各种应用。
	Griffin钛宝石激光振荡器

	可调的光谱范围

Griffin基本参数表

Griffin	参数	备注
脉冲周期	<10fs	中心波长不可调
	<15fs	中心波长780nm-810nm
	<20fs	中心波长750nm-840nm
中心波长	780nm-840nm	选项720nm-900nm
800nm处带宽	>70nm FWHM（保证）	>90nm FWHM (典型)
90MHz时平均功率及脉冲能量输出	400-550mW [4.4-6.1nJ]* 300-450mW[3.3-5.0nJ]	70nm FWHM >70nm FWHM
重复频率	90MHz	其他选项
Pump Laser
Griffin	5W CW 532nm, Ar+	User-provided
Griffin-F	Laser Quantum Finesse 5W	Single Box incl. pump, diagnostic
Griffin-M	Spectra Physics Millenia 5W	Single Box incl. pump, diagnostics*

Cascade超快振荡器


Cascade超快激光器	使用Cascade激光（黑色，30nJ）产生白光（蓝色）

Griffin	参数	备注
脉冲周期	<15fs
中心波长	770nm-810nm	≥65nm FWHM
800nm处带宽	≥65nm FWHM(保证)	>90nm FWHM
最小带宽	~55nm FWHM	选项720nm-900nm
腔倒空能量	>30nJ
标准重频	90MHz40kHz, 80kHz, 200kHz, 400kHz, 800kHz, 2MHz, 4MHz
重频选项-1KHz	90Mhz1kHz, 2kHz, 5kHz, 10kHz, 20kHz, 50kHz, 100kHz Pulse 其他选项
光谱控制	手动或电动	二者皆有
Pump Laser
Cascade	5W CW 532nm, Ar+	User-provided
Cascade-F	Laser Quantum Finesse 5W	Single Box incl. pump, diagnostic
Cascade-M	Spectra Physics Millenia 5W	Single Box incl. pump, diagnostics*

Halcyon超快振荡器

Halcyon超快振荡器

Halcyon	参数	备注
脉冲周期	<15fs	中心波长780nm-810nm
脉冲周期	<25fs	中心波长750nm-840nm
中心波长	750nm-840nm	选项<750nm,>840nm
800nm处带宽	>70nm FWHM	>90nm FWHM
输出平均功率90MHz	400-550mW [4.4-6.1nJ]	70nm FWHM
输出平均功率90MHz	300-450mW [3.3-5.0nJ]	>70nm FWHM
重复频率	76MHz-95MHz	依客户参考信号定
参考信号	2500MHz-3000MHz	稳定的参考信号源
扰动	<200fsRMS	要求干净的参考信号源

五、Wyvern系列超快再生激光放大器
KMLabs公司的Wyvern系列再生激光放大器是一套完整的、单箱激光系统，包括ti:sapphire激光振荡器、再生放大器、泵浦源都封装在一个箱子里。Wyvern的短脉冲、高能量、良好的空间轮廓等特点非常适合非线性非线性光学应用，特别是可以产生有效的白光。

DPA专利 Wyvern系列再生激光放大器使用了DPA(Downchirped pulse amplification)平台专利，第一次将这一技术用于商业激光器系统。与CPA(chirped pulse amplification)技术相比有更多的优势： •DPA比传统CPA的效率高45%。 •DPA比传统CPA更容易准直和维护。 •DPA比传统CPA的前期及后期花费更少。 •DPA保持更优质的模式。 •DPA更少收到空间啁啾的影响。 •DPA比传统CPA更紧凑。
	Wyvern系列再生激光放大器

	白光产生


Wyvern使用OPA\NOPA产生可见光可红外光

高重频再生放大器	Wyvern-7	Wyvern-20	Wyvern-500	Wyvern-1000
重复频率	<250kHz	<250kHz	<50KHz	<10KHz
单脉冲能量200kHz	3uJ	5uJ	-	-
单脉冲能量100kHz	7uJ	20uJ	-	-
单脉冲能量50kHz	7uJ	20uJ	300uJ	-
单脉冲能量30kHz	-	-	600uJ	-
单脉冲能量1kHz	-	-	-	<6mJ
脉冲周期	<30fs\<40fs\<50fs,130fs,多种选项
光束质量M2	<1.3
前脉冲对比度（ns尺度）	>500:1
后脉冲对比度（ns尺度）	>250:1
偏振性	水平
偏振度	>100:1
功率稳定行	<0.5%RMS
长期稳定性（8小时）	<1%RMS
光斑直径	~8mm	~8mm	~10mm	~15mm

Wyvern系列再生激光放大器主要特性：
•产生带宽>20nm的超短脉冲。
•脉冲周期选项，<30fs\40fs\50fs\130fs。
•输出功率>20W(30KHz)、>2W(100KHz)、>6W（1KHz）。
•高功率输出（包括低温冷却的使用）。
•DPA或者CPA。
•与频率转换理想的配合，从200nm-20um。
•单箱一体化设计，强健的结构满足天天使用。
•电脑界面友好、容易操作、DragonMaster 软件，可以改变重频、诊断系统、根据实验需要最优化系统。
•优质的光束质量
Wyvern应用：
•高次谐波产生（HHG）
•飞秒化学
•微加工
•DUV/VUV产生
•超快外科手术
•光谱学
•泵浦探测
•飞秒限幅 六、Dragon系列超快多通道激光放大器
Dragon系列超快激光器目前是市场上具有最高平均功率、最短脉冲的ti:sapphire激光系统。可以实时改变重频，无需光学准直。Dragon系列超快激光器适合多种不同泵浦激光泵浦，输出脉冲重频在1-20kHz。

Dragon系列超快激光器

目前Dragon系列主要包括Dragon、Dragon HE 、Red Dragon、Red Dragon TW激光系统。
Dragon在1KHz时脉冲能量达到5mJ，20KHz时达到250uJ，Red Dragon系列早1KHz、5KHz、10KHz单脉冲能量分别为20mJ、10mJ、1mJ，Red Dragon TW在10Hz时单脉冲能量达到1J。
Dragon和Dragon HE
  •Dragon TM激光器脉冲周期可以达到30fs，某种程度上是因为我们使用了多通放大技术，目前我们已经可以提供25fs周期的脉冲。相比之下，再生放大器需要大量的介质，那里更高的色散补偿致使输出脉冲周期很难低于35fs-40fs。
低温冷却的使用
  •低温冷却的使用有很多优点，与TE冷却相比，ti:sapphire放大器的输出功率提稿1-2个数量级，可以产生更高的单脉冲能量和重复频率。
  •可以使用多种类型不同功率的泵浦源，客户可以根据自己的需要选择。
  •低温冷却的使用消除了热透镜，热透镜不在需要光学补偿，因而可以实时调整重频，改变泵浦输入不需重新准直光路。
  •大大的降低了准直补偿的风险。在没有消除热透镜情况下，调整重频和泵浦时需要准直系统光路，而准直过程中，功率需要最大，这种情况下对系统的损坏很大。
  •泵浦效率至少增加50%。

Dragon系列激光器参数

飞秒放大器	Dragon	Dragon HE	Red Dragon	Red Dragon TW
放大级数	1	1	2	3
重复频率	0.5kHz-20kHz	1kHz-3kHz	1kHz-20kHz	1Hz-20Hz
最大脉冲能量（10Hz）	-	-	-	1J/10HZ
最大脉冲能量/功率(1KHz)	3mJ/3W	5mJ/5W	20mJ/20W	-
单脉冲能量30kHz	-	-	600uJ	-
最大脉冲能量/功率(3KHz)	3mJ/9W	2mJ/6W	10mJ/30W	-
最大脉冲能量/功率(5KHz)	1.5mJ/9W	-	10mJ/30W	-
最大脉冲能量/功率(10KHz)	1mJ/10W	-	3mJ/30W	-
最大脉冲能量/功率(20KHz)	0.25mJ/5W	-	1mJ/20W	-
脉冲周期	<25fs-100fs	<40fs	<30fs,<25fs	<30fs,<25fs
光束质量M2	<1.5
ASE强度对比	>10,000,000:1
前脉冲对比（ns尺寸）	>1,000:1
后脉冲对比（ns尺寸）	>100:1
脉冲对比（ps尺寸,500fs）	>1,000:1
脉冲对比（ps尺寸,270fs）	>300:1
偏振性	水平”p”
偏振度	>100:1
功率稳定性	<1%RMS
长期稳定>8h	<1%RMS
光斑发散	<20urad
低温冷却剂(每一个晶体)	Closed Loop HE Gas	Closed Loop HE Gas	Closed Loop HE Gas	-
光斑直径(1/e2)	~1cm	-1cm	-2.2cm	-4cm
放大器尺寸cm	60×180	60×180	60×180加上60×120	可变
电子设备架W×D×H cm	53×63×64	53×63×64	54×89×130	可变
低温压缩W×D×H cm	可变	59×54×66	可变	可变

大巴 · 发表于 2008-12-1 17:16:07

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大巴 · 发表于 2008-12-1 17:22:18

Clark-MXR超快激光器

美国Clark-MXR公司的简短历史：从1984年开始研发超短脉冲源，1987年Dr. Bill Clark创建Clark仪器公司，开始出售碰撞锁模染料飞秒激光器（CPM），1991年Philippe Bado和Gerard Mourou（CPA理论的创始人）创建的MXR公司，开始开发商业CPA。1992年Clark仪器公司和MXR公司合并，正式成立Clark-MXR公司。在18年超快领域的经营中，Clark对减小超快激光器的体积、增强其稳定性、降低维护成本的努力从未间断过。

极富有创新精神的Clark-MXR公司

第一台商业化脉冲碰撞锁模染料（CPM）激光器

第一台商业化 bow-tie 放大器

第一台商业化Ti:Sapphire 振荡器

第一台商业化再生放大器

第一台商业化光纤振荡器作种子源的再生放大器

第一台商业化集成一体化再生放大器

第一台商业化高功率1微米光纤振荡器

第一台商业化超快微加工工作平台

Clark-MXR的知名产品包括：

1.	CPA—飞秒再生放大器：

	集成一体化CPA系统包含20××系列、21××系列和CPA-2210系统，技术指标在不断的提高，适用领域在不断拓宽。

[table=98%]
		• kHz 绿光泵浦源； • 电脑全程操作控制； • 内设诊断器； • 主动水冷稳定装置，确保整个系统温度波动< 0.1 ℃； • 光纤激光器（种子光），平均20年无故障时间，5年/40000小时质保； • 真正意义的上集成一体化的CPA，理想的OPA泵源； • 完全由计算机控制，占用最小的空间； • 理想的超快微加工光源； • 最少的维护费用和运行成本。

技术参数

	CPA-2101	CPA-2110		CPA-2210		CPA-2161
波长	775 nm
输出能量	> 0.8 mJ	>1 mJ	> 0.6mJ	> 2 mJ	>1.5 mJ	平均2.5W
重复频率	≤ 1kHz	≤ 1kHz	1-2kHz	≤ 1kHz	1-2kHz	3-6 kHz
脉宽	< 150 fs
光斑直径	4-6mm
频率稳定性	< 1 rpm
发散角	< 100 microradians
偏振态	Linear, horizontal
尺寸	380×825×230mm

可选附件： CPA-OS-1550 Residual Oscillator output
CPA-OS-775 Additional 775nm Output

2.

Clark-MXR公司拥有OPA的超强阵容：

包括业界最短脉冲宽度（最短可达10fs）、最低泵浦阈值（200mW）的光参量放大器NOPA，也是市场上唯一的非共线OPA。还有调谐范围超过12um的OPUS，以及其经典产品IR-OPA。

• OPA系列飞秒光参量放大器

NOPATM 系列非共线光参量放大器
  • 与CPA-2101系列可配套；
  • 超连续白光作为种子源；
  • 近TEM00模输出；
  • 结构紧凑，使用方便；
  • 电脑控制；
  • 最短可获得10fs脉冲。

技术参数

	NOPA slim	NOPA	NOPA plus
波长范围脉冲宽度	470nm to 700nm @< 30fs	450nm to 700nm @ < 30fs; 870nm to 1600nm @ < 50fs	450nm to 870 @< 30fs 870nm to 1600nm @< 50fs
脉冲能量	7 μJ	8 μJ	8 μJ
泵浦条件	0.2mJ, 150fs, Near TEM00@ 1KHz, 775nm
尺寸	380×825×230mm

不同型号的波长范围与脉冲宽度的关系图

• OPUSTM系列光参量放大器

• 与CPA-2xxx系列可配套；
• 一体化设计灵活可靠；
• 可在线控制；
• 工作稳定可靠,操作方便；
• 低泵浦，高转换效率；
• 大的调谐宽度（>20μm）；
• 超连续白光作为种子源；
• 近TEM00模输出。

技术参数

	Near-IR Signal / Idler	Mid-IR DFG	Vis SHG
波长	1.1 - 2.5 μm	2.7 - 20 μm	0.58 - 1.1 μm
脉宽(FWHM)	< 200 fs
脉冲能量	> 60 μJ	> 1 μJ	> 20μJ
脉冲稳定性	< 1 % rms
尺寸	400 × 600 × 200 mm

• IR-OPA系列近红外光参量放大器

• 与CPA-2001可匹配；
• 波长覆盖300nm to 2.5μm；
• 近TEM00模输出；
• 结构紧凑，使用简单；
• 可做为高稳定的白光种子源；
• 1.5μm输出使用效果最好。

技术参数

	Fundamental Output	Second Harmonic Output	Fourth Harmonic Output
波长	1.15μm - 2.5μm	575nm - 1.15μm	300nm - 575nm
脉宽(FWHM)	< 150fs @ 1.3μm	< 200fs	< 300fs
脉冲能量	>100μJ @ 1.5μm	>20μJ @ 675nm	>3μJ @ 350nm
脉冲稳定性	< ±3%	< ±6%	< ±8%
尺寸	400 × 600 × 200 mm

3.

其它产品还有：

已经应用于工业，可直写波导的UMW-系列飞秒微加工系统。

最有潜力取代钛宝石飞秒激光器的Magellan LD泵浦掺Yb光纤飞秒激光器。

最大扫描范围150ps、扫描频率20Hz，超高线性度的光学延迟线ODL-150。

• UMW-系列飞秒超快微加工平台

		完整的系统包括： • CPA激光光源（CPA-2110 or CPA-2161）； • 多轴定位系统； • 光束传输瞄准系统（视场：4mm；分辨率:1μm）； • 参数选择系统； • 智能化检测系统； • 保护系统； • 移动控制系统。

	加工范围：

	X,Y轴 • 最大行程：150mm； • 分辨率：0.5 mm； • 精确度：1.0 mm； • 速度：15cm/sec。	Z轴 • 最大行程：150mm； • 分辨率：1.0 mm； • 精确度：+ /-1 mm； • 速度：15cm/sec。

	加工样例：

	[table=98%]
Glass	Ceramic	Metal

Wave-guide

[table=94%]
Made with a Clark-MXR Model CPA-Series Ti:Sapphire Regenerative Amplifier

• Magellan掺Yb超快光纤震荡器

• 单管泵浦掺Yb光纤激光器；
• 结构设计紧凑，结实耐用；
• 1.03 um，nJ量级的能量输出；
• 极低的噪声，光纤耦合输出。

应用：
  • 放大器种子光源；
  • 光学相干断层扫描（OCT）；
  • 非线性光学；
  • THz 产生；
  • 光致聚合作用；
  • 时间分辨光谱分析。

技术参数

飞秒输出
脉冲能量	> 1 nJ/pulse
脉冲宽度	< 200 fs
皮秒输出 (可选择)
脉冲能量	> 2 nJ/pulse
脉冲宽度	~ 3 ps
参数
中心波长	1.025-1.035 um
输出模式	TEM00
重复频率	37 MHz
光斑直径	1.8 mm +/- 0.2 mm
发散角	< 2 mrad
尺寸	225 × 160 × 117.28 mm
飞秒输出高度	88.9 mm
皮秒输出高度	82.55 mm

• IMPULSETM大功率（20W）飞秒激光器

• 全固态紧凑型设计；
• 振荡源再生放大全光纤一体化设计；
• >20W的平均功率输出；
• 重复频率500 kHz 到25 MHz可调；
• 完全由计算机控制；
• 优秀的光束质量，长时间稳定工作。

应用
• 材料微加工； • 光致聚焦作用；
• 光波导的直接刻写； • OPA/NOPA的泵浦源。

技术参数

重复频率	User adjustable from via computer from 500 kHz to 25 MHz
脉冲能量	计算机控制实现100 nJ 到 10μJ可调 (>0.8 μJ @ 25 MHz, > 10μJ @ < 2 MHz)①
平均功率	>20 Watts @ > 2 MHz
脉宽	< 250 fs 到 10 ps脉宽可调
激光模式及M2	TEM00, M2 < 1.2 - 1.5（取决于脉冲能量）
稳定度	< 1% rms
中心波长	1.03 um

① 添加脉冲选择器后重复频率可到200kHz

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