アプリケーション

  • 高分解能分光法
  • 量子物理学
    • 原子冷却
    • 光磁気トラップ (MOT)
    • 原子時計
    • ボーズアインシュタイン凝縮
    • 周波数コム
    • 量子コンピューティング
    • 微小共振器

仕様

General Characteristics1

Matisse 2 TR Matisse 2 TS Matisse 2 TX-light Matisse 2 TX Matisse 2 DR Matisse 2 DS Matisse 2 DX
Laser Gain Medium Ti:Sapphire Ti:Sapphire Ti:Sapphire Ti:Sapphire Dye Dye Dye
Linewidth5 <4 MHz rms <50 kHz rms6 <50 kHz rms6 <30 kHz rms6 <20 MHz rms6 <200 kHz rms6 <100 kHz rms6
Beam Diameter2 1.4 mm (typical) 1.4 mm (typical)
Beam Divergence7 <1 mrad <1 mrad
Amplitude Noise <0.1% rms (above pump noise, added in quadrature) <0.5% rms
Scan Range >50 GHz (at 780 nm) >60 GHz (at 575 nm)

Tuning Range3,8

Matisse 2 TR Matisse 2 TS Matisse 2 TX-light Matisse 2 TX Matisse 2 DR Matisse 2 DS Matisse 2 DX
MOS-1 Optics Set 680-790 nm 680-790 nm 680-790 nm 690-770 nm -
MOS-2 Optics Set 750-870 nm 750-870 nm 750-870 nm 750-870 nm -
MOS-2-BB Optics Set 730-930 nm 730-930 nm 730-930 nm 730-930 nm -
MOS-3 Optics Set 880-1038 nm 880-1038 nm 880-1038 nm 880-1010 nm -
MOS-4 Optics Set - 550-660 nm 550-660 nm 550-660 nm
MOS-5 Optics Set - 650-760 nm 650-760 nm 650-760 nm

Output Power4

Matisse 2 TR Matisse 2 TS Matisse 2 TX-light Matisse 2 TX Matisse 2 DR Matisse 2 DS Matisse 2 DX
Millennia eV 25 W pump 7.2 W 6.2 W 6.0 W 4.5 W
Millennia eV 20 W pump 5.5 W 4.7 W 4.5 W 3.4 W
Millennia eV 15 W pump 3.8 W 3.3 W 3.0 W 2.2 W
Millennia eV 10 W pump 2.0 W 1.6 W 1.8 W 1.4 W
Millennia eV 5 W pump 0.8 W N/A 0.8 W N/A

Millennia Pump Laser and Lab Requirements

Matisse 2 TR Matisse 2 TS Matisse 2 TX-light Matisse 2 TX Matisse 2 DR Matisse 2 DS Matisse 2 DX
Pump Laser Polarization Horizontal
Pump Laser Power 5-25 W
Ambient Conditions ±0.5°C in the 20-25°C range, non-condensing humidity conditions
Cooling Water required to remove 20 W of heat from crystal; series connection from Millennia chiller recommended; 16-21°C ±0.1°C suggested
Dye versions: Water required to remove 100 W from dye circulator
Laboratory Vibrational isolated optical table, dust-free air (flow box)
Electrical 100-250 VAC, max 2.5 A
Computer Control Windows operating system

Footnotes:

  1. Due to our continuous product improvement, all specifications are subject to change without notice.
  2. At Matisse 2 output port.
  3. Specification applies to Millennia eV 15 W, 20 W and 25 W pump lasers. Please inquire for other pump powers.
  4. At 780 nm for Ti:Sapphire and at the peak of R6G dye for dye version.
  5. Linewidth measurements made over a period of >100 msec.
  6. Linewidths relative to built-in reference cavity.
  7. Measured at half angle.
  8. Extended tuning ranges available upon request. Contact Spectra-Physics.

機能

平面外リング共振器

平面外キャビティ設計は、安定した信頼性の高い構成であり、何年にもわたる心配のない操作を実現します。すべてのCWリングレーザーは、レーザーキャビティ内での光の一方向伝搬をサポートしています。ほとんどのリングレーザーは、損傷しやすい薄いキャビティ内波長板を使用しているため、出力と性能が低下します。Matisseレーザーは、この薄い波長板の必要性を排除する平面外キャビティ設計で構成されています。

最小線幅

Matisseは、3つのレベルの周波数安定化で利用できます。位相ロックループを使用したパッシブ安定化、リファレンスセルを使用したアクティブ安定化、および30KHz未満(積分時間100ms)までの超狭線幅用のポンドドレバーホールロックを使用したアクティブ安定化です。

モードホップフリーチューニング

優れた機械的安定性、特別に設計された光学マウント、独自のチューニング方法、そしてMatisse Cの好ましい平面外キャビティ設計のすべてが、50GHzを超える卓越したモードホップフリーの走査範囲に貢献しています。これをさらに進化させるために、全波長域(300nmまで)で広いモードホップフリーのチューニングを行う「スキャンステッチング」を開発しました。

最適なパワーフラットネスを実現するフレクシャー光学マウント

リングレーザーのキャビティ長を変更して波長を調整すると、直線移動のわずかな傾きでも出力が低下します。Matisse内を直線的に移動することを前提としたすべての光学部品は、フレクシャー光学マウントに取り付けられています。このマウントは、スキャン範囲を拡大し、直線的な移動をガイドすることで、50GHzのモードホップフリーのチューニングにおいて5％以内のパワーフラットネスを実現します。

平行四辺形ピエゾ素子：200µmまでのレバー伝達運動を統合した一方向の正確な平行移動

Millennia eV DPSSレーザーによる励起

Millennia eVプラットフォームは、Spectra-PhysicsのIt’s in the Box設計に基づいており、レーザー光共振器、ダイオード、および制御電子機器がすべて1つのコンパクトなパッケージに統合されているため、外部電源が不要です。業界をリードする5Wから25Wまでの平均出力の拡張性と高い信頼性を備えたMillennia eVは、CWチタンサファイアレーザーの励起など、要求の厳しい科学的アプリケーションに選ばれる次世代レーザーです。

広帯域光学系により、300nm以上の自動連続調整が可能で、光学系の交換は不要です

互換性のあるパワーセンサー

Matisse 2 レーザーのパワーを検証および分析するには、Ophir 7Z07128 サーマル センサーおよび Centauri レーザーパワーメーターをお勧めします。このレーザー測定装置に関する追加情報は、ophiropt.com の Web サイトでご確認いただけます。アプリケーションによっては、他の Ophir センサーとディスプレイも Matisse 2 に適している場合があります。 また、 Ophir  はレーザーシステム開発者と協力し、OEM ソリューションとしてシステムパフォーマンスをモニターする組み込み型ビームプロファイリングを可能にしています。

2つのエタロン

Matisseのユニークなキャビティデザインには、2つのエタロンが組み込まれています。この2つ目のエタロンにより、長期的なモード安定性が向上します。この「厚いエタロン」は、最大のロック安定性のためにエアギャップ技術を使用しています。

可変低周波ロック

CW単一周波数リングレーザーは、レーザーキャビティを単一の縦モードに安定させるためにフェーズロックループ(PLL)を利用します。Matisseは、レーザーノイズを最小限に抑えるために低ディザ周波数(500Hzまで)を提供し、ソフトウェアを介して周波数(500Hz–3kHz)を簡単に調整できる独自のPLL技術を組み込んでいます。

カウンタードリフトオプション

Matisseは、調整可能なCWシングルモードレーザーに固有の波長ドリフトを打ち消すことができます。リファレンスキャビティのないMatisseのドリフトをさらに打ち消すために、良質な波動計をリファレンスとして使用することができます。また、リファレンスキャビティを備えたMatisseレーザーの場合、オプションのひずみゲージをスキャニングピエゾに取り付けることができます。Matisse参照キャビティを転送キャビティとして使用したり、原子共振または周波数コムに対して安定化することもできます。

Matisseソフトウェア制御

  • 完全に自動化されたソフトウェア制御: Matisseは直感的なGUIで制御され、完全に自動化された簡単な操作を可能にします。波長選択、ピエゾスキャン、周波数ロックなどの機能は、Matisseレーザーキャビティの概略図で簡単に視覚化できます。他のGUIウィンドウには、ビームアライメントとレーザー性能の自動監視が表示されます。
  • ダイナミックスキャン範囲: ダイナミックスキャン範囲機能により、波長調整分解能を簡単に調整できます。これは、ソフトウェア制御が簡単な内蔵の切り替え可能なピエゾアンプを介して実現されます。微調整が必要な場合は、50kHzまでのチューニング解像度を選択できます。
  • 自動スキャンスティッチング: Matisseは、50GHzスキャンをつなぎ合わせることで、無限に長いスキャンを実行できます。実装されたソフトウェアルーチンは、波長選択に関係するすべての光学素子の位置を自動的に最適化し、コンポーネントを手動でリセットまたは再調整することなく、50GHzステップでレーザーをスキャンできるようにします。

Matisse 2 TRおよびDR

機械的に静かな設計のMatisse 2 Rシリーズリングレーザーは、優れたパッシブ安定性と超低ノイズの単一周波数動作を提供します。電子制御波長選択素子-複屈折フィルター、厚・薄エタロンは、単一の縦モードの中心にレーザーを保ちます。これにより、一定の低ノイズ出力パワーレベルを維持しながら、モードホップのない長い波長スキャンが可能になります。

Matisse 2 TR チタンサファイアリングレーザーは、4 MHz未満のスペクトル線幅を提供し、より高い解像度のMatisse 2 TSへ容易にアップグレードできます。実際、そのモジュール性により、Matisse2レーザーはチタンサファイアまたは色素ゲインのいずれかの媒体に、あるいはRシリーズからSシリーズまたはXシリーズに、より高い解像度の構成にフィールドアップグレードできます。

Matisse 2 TSおよびDS

Matisse 2 Sシリーズのアクティブ安定化リングレーザーには、共振器長を安定化する高速ピエゾ駆動ミラーへのフィードバックを備えた外部基準共振器が組み込まれています。真に独立した周波数フィードバック信号を保証するために、基準キャビティは熱的および機械的摂動から完全に分離され、レーザーハウジングの外側でファイバー結合されています。

Matisse 2 TSのアクティブに安定化されたチタンサファイアリングレーザーは、50 kHz未満の内部スペクトル線幅を持ち、Matisse 2 DS色素リングレーザーは、200 kHz未満のスペクトル線幅を提供します。

Matisse 2 TXおよびDX

Matisse 2 Xシリーズリングレーザーは、チタンサファイアアクティブゲインメディアでは30 kHz未満、色素レーザーでは100 kHz未満のスペクトル線幅を提供します。この非常に狭い線幅は、MHz範囲の応答帯域幅を備えた非常に高速なキャビティ長の安定化の結果です。これは、空洞内電気光学変調器(EOM)を使用することで実現されます。

また、この超狭線幅を実現するための鍵は、パウンド-ドレバー-ホール安定化スキームと高フィネス外部基準キャビティを使用した外部基準キャビティからのフィードバック誤差信号です。Pound-Drever-Hallは、レーザー強度の変動の影響を受けない波長位置の明確な測定値を提供します。

Matisse 2 TXライト

Matisse 2 TXライトは、Matisse 2 TSとMatisse 2 TXの線幅において中間に位置してたモデルです。Pound-Drever-Hallロッキング技術とTXの高分解能基準キャビティを利用して、TSの高速ピエゾ駆動ミラーにフィードバック信号を提供します。 Pound-Drever-Hallメソッドの強度変動に対する無視できる感度と、それが提供する非常に安定したロックにより、レーザーの線幅は50 kHz未満になります。

リソース

Data Sheets

Drawings & CAD

Literature

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