フェムト秒レーザー、3光子(3P)および非線形顕微鏡用
- Designed for Three-Photon Microscopy and Harmonic Imaging
- Ruggedized Single Optical Head with Integrated Pump Laser
- Fixed Center Wavelength: 1650 nm
- User-Tunable Repetition Rate via Software
FSLOPAX1
Optical Parametric Amplifier with Integrated 1035 nm Ytterbium Femtosecond Fiber Laser
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Key Specificationsa | |
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Center Wavelengthb | 1650 ± 5 nm |
Pulse Duration (FWHM)c | 65 fs (Typical) |
Pulse Energy | 500 nJ (Typical) > 400 nJ (Min) |
Average Power (at 4 MHz) | > 1.6 W |
Repetition Rate (Tunable) | 1 - 4 MHz |
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イッテルビウム(Yb)光パラメトリック増幅器(OPA)は、励起用半導体レーザを備え、非線形結晶内で生成されたコヒーレントな白色シード光を増幅します。これにより中心波長が1650 ± 5 nmの出力信号が得られます。中心波長は1600~1700 nmの間でカスタマイズ可能です。システムに内蔵されたビームルーティング用の偏光光学素子により、励起用半導体レーザに直接アクセスできます(バイパス出力)。
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FSLOPAX1用のソフトウェアのシンプルなGUIにより、システムフィードバックを得ながらレーザ制御を行うことができます。このGUIでは、1035 nmの光を筐体から直接ルーティングするバイパスモードか、OPAを介して出力するOPAモードかのいずれかのレーザーモードを選択できます。
特長
- 中心波長:1650 ± 5 nm
- 1600~1700 nmの間でカスタマイズ可能
- 1~4 MHzで繰り返し周波数を調整可能
- パルスエネルギ:500 nJ(典型値)
- 繰り返し周波数に対する依存しないパルスエネルギ(「仕様」タブ参照)
- 出力パルス幅: 50 fs以下
- 1035 nm イッテルビウム(Yb)フェムト秒ファイバーレーザを内蔵することで 安定性を向上
- イッテルビウムフェムト秒ファイバーレーザに直接アクセスするためにバイパスポートを設置
- 付属のソフトウェアによる制御でハンズフリー操作が可能(「ソフトウェア」タブ参照)
- コンパクトな装置サイズ:569.0 mm x 320.0 mm x 237.7 mm
用途例
- 蛍光タンパク質(例:RCaMP、RFP、mCherry、tdTomato)の3光子(3P)顕微鏡
- 第2高調波発生(SHG)および第3高調波発生(THG)顕微鏡を共用したラベルフリーの深部組織イメージング
- 近赤外(NIR)域スーパーコンティニウム光発生
- ポンププローブ分光法
当社のイッテルビウム(Yb)フェムト秒光パラメトリック増幅器(OPA)は、深いイメージング深度、高い信号対雑音(S/N)比、最小限の光毒性などが要求される3光子顕微鏡のようなライフサイエンスの用途に適しています。こちらのOPAは頑丈な単一筐体の装置として設計されています。イッテルビウムファイバ励起用半導体レーザを内蔵し、バルク媒質内で生成された白色コンティニウム光と光パラメトリック増幅(右の概略図参照)を利用して1035 nmのフェムト秒パルスを1650 nmのパルスに変換します。これにより、励起用半導体レーザにフルアクセスすることもできます。OPAの出力ビームは、繰り返し周波数が1~4 MHzの範囲で調整できます。パルス幅は1650 nmで50 fs以下で、典型的なパルスエネルギは500 nJです。仕様の詳細については「仕様」タブをご覧ください。
OPA FSLOPAX1の固定出力波長は、中心波長1600~1700 nmの間でカスタマイズ可能で、近赤外(NIR)域のイメージングウィンドウの波長範囲に対応可能となっています。仕様についての詳細は当社までお気軽にご相談ください。波長可変光源とは異なり、このイッテルビウムOPAは機械的な可動部が少ないため、費用対効果の高いイメージング ソリューションでありつつ、機械的および性能的な安定性が得られます。
また、このイッテルビウムOPAはコンパクトな装置サイズに設計されており、1つの筐体内に1035 nmの励起用半導体レーザとOPAが積み重ねられています。これにより、光学テーブル上でビームステアリングする必要がなく、環境の変化に対してより耐性のある光学系(US Patent 10,303,040)になっています。イッテルビウムOPAの前面パネルには、OPA信号用の出力ポートと、1035 nmの励起ビームに直接アクセス可能なバイパスポートがあります(「前面&背面パネル」タブ参照)。
レーザーヘッドには、取付用クランプCL5Aが3つ、取り外し可能なハンドルが2つ付属します。OPAおよびバイパス用のレーザ出力部のビーム高は192.7 mmとなっており、レーザの側面にはその高さを示す印が付いています。各レーザにはチラーと電子ユニットが付属し、どちらもラックに取り付けられるようになっています。各OPAに付属するアイテムの一覧は、「発送品リスト」タブに記載されています。
ソフトウェア
ハンズフリー操作と長期安定性を実現するために、イッテルビウムOPAにはユーザーフレンドリーなGUIが含まれています。これにより、レーザに電源を供給したり、イッテルビウムOPA(OPAモード)と1035 nmのフェムト秒ファイバーレーザ(バイパスモード)を簡単に切り替えたりすることができます。どちらのモードで動作する場合でも、出力パルスエネルギを固定したまま、ソフトウェアを介して繰返し周波数を調整できます。OPAモードで動作した場合、バイパス出力が無効になることにご注意ください。逆の場合も同様です。詳細については「ソフトウェア」のタブをご覧ください。
3光子顕微鏡法への活用
イッテルビウムOPAは、高いピークパワーとチューナブルな繰り返し周波数などの特性を有しており、深いイメージング深度を達成するために効率的な蛍光励起を必要とする3光子顕微鏡用に最適化されています。繰り返し周波数がチューナブルなため、様々なプロセスやイベントの時間スケールに合わせてイメージングフレームレートを柔軟に調整できるほか、熱による試料の劣化を軽減するために入射光パワーの平均値を制御することも可能です。
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レーザーヘッドの寸法
Optical Specifications | ||
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Output Beam | Main | Bypass |
Center Wavelength | 1650 ± 5 nma | 1035 ± 5 nm |
Pulse Duration (FWHM)b | 65 fs (Typical)c | < 220 fs (Typical) < 250 fs (Max) |
Temporal Strehl Ratiod | > 0.85 | > 0.90 (Typical) > 0.85 (Min) |
Pulse Energy | 500 nJ (Typical) >400 nJ (Min) | 3 µJe |
Repetition Rate (Tunable)f | 1 - 4 MHz | 1 - 11 MHzg |
Average Power | > 0.4 W at 1 MHz > 0.8 W at 2 MHz > 1.2 W at 3 MHz > 1.6 W at 4 MHz | > 20 W (Min) at Max Rep. Rate |
Beam Quality (M2) | < 1.3 | < 1.15 (Typical) < 1.2 (Max) |
Beam Diameter (1/e2), Typical | 1.75 - 2.25 mm | 2.0 - 2.5 mm |
Power Stabilityh | < 2% RMS over 12 Hours | < 1% RMS over 12 Hours |
Pointing Stabilityh, Typical | < 10 μrad/°C | |
Polarization | Linear, Vertical | |
Beam Height | 192.7 mm (7.58") | |
Optical Head Dimensions (L x W x H) | 569.0 mm x 320.0 mm x 237.7 mm (22.40" x 12.60" x 9.36") | |
Optical Head Weight | 47 kg (103 lbs) |
Electrical and Environmental Specifications | |
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Input Voltage | 100 - 240 V |
Frequency | 50 - 60 Hz |
Power Consumption | Controller: 400 W (Max) Chiller: 600 W (Max) |
Room Temperature Range | 17 °C to 25 °C |
Room Temperature Stability | < 3 °C Over 24 Hours |
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レーザーヘッドの前面パネル
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レーザーヘッドの背面パネル
Front Panel | |
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Callout | Description |
1 | Bypass Output Aperture |
2 | Aperture Shutter Position Indicator for Bypass Output |
3 | Manual Aperture Wheel to Open/Close Shutter for Bypass Output |
4 | Emission Indicator |
5 | Main Output Aperture |
6 | Aperture Shutter Position Indicator for Main Output |
7 | Manual Aperture Wheel to Open/Close Shutter for Main Output |
8 | Mounting Location for Removable Handles (4 Places) |
9 | Included CL5A Clamp Location (2 Places) |
Back Panel | |
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Callout | Description |
1 | Water In |
2 | Water Out |
3 | Fixed Optical Umbilical |
4 | Mounting Location for Removable Handles (4 Places) |
5 | USB 2.0 Type-B Connector |
6 | Sub-D 25 Pin Umbilical to Controller |
7 | Included CL5A Clamp Location |
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レーザーコントローラの前面パネル
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レーザーコントローラの背面パネル
Front Panel | |
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Callout | Description |
1 | Emission Indicator |
2 | Laser Enable Switch |
3 | Laser Synchronization Signal (BNC Female, TTL) |
4 | Remote Interlock (BNC Female, Open/Closed) |
Back Panel | |
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Callout | Description |
1 | AC Power On/Off Switch |
2 | Fuse Tray |
3 | AC Power Cord Connector |
4 | USB 2.0 Type A Connector to Laser |
5 | Ethernet Port to Computer |
6 | Oscillator Pulse Train Monitor (BNC Female, 50 Ω, < 1 V) |
7 | Sub-D 25 Umbilical to Laser |
8 | Fixed Optical Umbilical to Laser |
9 | Fixed Water Lines (2 Places) |
フェムト秒光パラメトリック増幅器(OPA)には以下のコンポーネントが含まれます。
- レーザーヘッドおよび電子ユニット(長さ2.5 mの取り外し不可のケーブルで接続)
- バルブ式クイック接続フィッティング(長さ2.5 m)付き気体-液体チラーおよびウォーターライン(水吸収帯)
- チラー用にあらかじめミックスされた防腐剤(型番CDTX)
- 日本国内向けの電源コード2本、長さ各1.8 m
- イーサネットケーブル、長さ2.5 m
- USB 2.0 A型-B型ケーブル、長さ2.5 m
- イーサネット-USB変換器
- 取付用テーブルクランプCL5A3個
- 持ち運び用ハンドル 2個
- ソフトウェアとシステムの性能データが納められたUSBメモリ
無停電電源装置(UPS)は、必要に応じてレーザの購入時にアドオンとしてお買い求めいただけます。
Recommended System Requirements | |
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Operating System | Windows® 10 (64 Bit) |
Memory (RAM) | 5 GB |
Hard Drive | 30 MB (Min) of Available Disk Space |
Interface | Ethernet or USB 2.0 |
フェムト秒光パラメトリック増幅器(OPA) FSLOPAX1用のソフトウェア
このソフトウェアは、Windows®ベースのソフトウェアパッケージで、OPA FSLOPAX1を簡単に制御できるように設計されています。ユーザーフレンドリーなGUIにより、シーダやレーザの電源をONまたはOFFにしたり、繰返し周波数やレーザ電流などのパラメータを設定したりすることができます。ソフトウェア内で、バイパスモード(出力ビーム:1035 nm)とOPAモード(出力ビーム:1650 nm)の2種類からレーザーモードを選択することもできます。
GUIインターフェイスには、各レーザ動作モードの診断出力も数種類備わっています。
レーザの動作モード
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OPAモード: 増幅器の電源をONにできます。また、1650 nmにおけるOPAのパワーとエネルギについての情報が提供されます。励起光のエネルギとパワー、OPA出力パワーおよび繰返し周波数の読み出しが可能です。OPA分光器は、OPA出力の第2高調波のライブスペクトルを1650 nm信号のプロキシ(白)として表示しています。また。リファレンススペクトル(赤)も併せて表示します。
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バイパスモード: 増幅器の電源をONにできます。また、増幅された1035 nmの出力についての情報が提供されます。 励起光のエネルギとパワー、および繰返し周波数の読み出しが可能です。1030分光器は、1035 nmの増幅器に伝送されたパルスのライブスペクトル(白)とリファレンススペクトル(赤)を表示します。
パルスレーザ:パワーとエネルギーの計算
パルスレーザからの放射光が、使用するデバイスや用途に適合するかどうかを判断する上で、レーザの製造元から提供されていないパラメータを参照しなければならない場合があります。このような場合、一般には入手可能な情報から必要なパラメータを算出することが可能です。次のような場合を含めて、必要な結果を得るには、ピークパルスパワー、平均パワー、パルスエネルギ、その他の関連するパラメータを必要とすることがあります。
- 生物試料を損傷させないように保護する
- フォトディテクタなどのセンサにダメージを与えることなくパルスレーザ光を測定する
- 物質内で蛍光や非線形効果を得るために励起を行う
パルスレーザ光のパラメータは下の図1および表に示します。参照用として、計算式の一覧を以下に示します。資料を ダウンロードしていただくと、これらの計算式のほかに、パルスレーザ光の概要、異なるパラメータ間の関係性、および計算式の適用例がご覧いただけます。
計算式 | ||||
and | ||||
平均パワーから算出するピークパワー、ピークパワーから算出する平均パワー : | ||||
and | ||||
平均パワーおよびデューティーサイクルから算出するピークパワー*: | ||||
*デューティーサイクル() はレーザのパルス光が放射されている時間の割合です。 |
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図1: パルスレーザ光の特性を記述するためのパラメータを、上のグラフと下の表に示します。パルスエネルギ (E)は、パルス曲線の下側の黄色の領域の面積に対応します。このパルスエネルギは斜線で表された領域の面積とも一致します。
パラメータ | シンボル | 単位 | 説明 | ||
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パルスエネルギ | E | ジュール[J] | レーザの1周期中に放射される1パルスの全放射エネルギ。 パルスエネルギはグラフの黄色の領域の面積に等しく、 これは斜線部分の面積とも一致します。 | ||
周期 | Δt | 秒 [s] | 1つのパルスの開始から次のパルスの開始までの時間 | ||
平均パワー | Pavg | ワット[W] | パルスとして放射されたエネルギが、1周期にわたって 均一に広がっていたと仮定したときの、 光パワーの大きさ(光パワー軸上の高さ) | ||
瞬時パワー | P | ワット[W] | 特定の時点における光パワー | ||
ピークパワー | Ppeak | ワット [W] | レーザから出力される最大の瞬時パワー | ||
パルス幅 | 秒 [s] | パルスの開始から終了までの時間。一般的にはパルス形状の 半値全幅(FWHM)を基準にしています。 パルス持続時間とも呼ばれます。 | |||
繰り返し周波数 | frep | ヘルツ [Hz] | パルス光が放射される頻度を周波数で表示した量。 周期とは逆数の関係です。 |
計算例
下記のパルスレーザ光を測定するのに、最大入力ピークパワーが75 mW
のディテクタを使用するのは安全かどうかを計算してみます。
- 平均パワー: 1 mW
- 繰り返し周波数: 85 MHz
- パルス幅: 10 fs
1パルスあたりのエネルギは、
と低いようですが、ピークパワーは、
となります。このピークパワーはディテクタの
最大入力ピークパワーよりも5桁ほど大きく、
従って、上記のパルスレーザ光を測定するのに
このディテクタを使用するのは安全ではありません。
レーザの安全性とクラス分類
レーザを取り扱う際には、安全に関わる器具や装置を適切に取扱い、使用することが重要です。ヒトの目は損傷しやすく、レーザ光のパワーレベルが非常に低い場合でも障害を引き起こします。当社では豊富な種類の安全に関わるアクセサリをご提供しており、そのような事故や負傷のリスクの低減にお使いいただけます。可視域から近赤外域のスペクトルでのレーザ発光がヒトの網膜に損傷を与えうるリスクは極めて高くなります。これはその帯域の光が目の角膜やレンズを透過し、レンズがレーザーエネルギを、網膜上に集束してしまうことがあるためです。
安全な作業および安全に関わるアクセサリ
- クラス3または4のレーザを取り扱う場合は、必ずレーザ用保護メガネを装着してください。
- 当社では、レーザのクラスにかかわらず、安全上無視できないパワーレベルのレーザ光線を取り扱う場合は、ネジ回しなどの金属製の器具が偶然に光の方向を変えて再び目に入ってしまうこともあるので、レーザ用保護メガネを必ずご使用いただくようにお勧めしております。
- 特定の波長に対応するように設計されたレーザ保護眼鏡は、装着者を想定外のレーザ反射から保護するために、レーザ装置付近では常に装着してください。
- レーザ保護眼鏡には、保護機能が有効な波長範囲およびその帯域での最小光学濃度が刻印されています。
- レーザ保護カーテンやレーザー安全保護用布は実験室内での高エネルギーレーザの遮光にご使用いただけます。
- 遮光用マテリアルは、直接光と反射光の両方を実験装置の領域に封じ込めて外に逃しません。
- 当社の筺体システムは、その内部に光学セットアップを収納し、レーザ光を封じ込めて危険性を最小限に抑えます。
- ピグテール付き半導体レーザは、他のファイバに接続、もしくは他のファイバとの接続を外す際には、レーザ出力をOFFにしてください。パワーレベルが10 mW以上の場合には特にご注意ください。
- いかなるビーム光も、テーブルの範囲で終端させる必要があります。また、レーザ使用中には、研究室の扉は必ず閉じていなければなりません。
- レーザ光の高さは、目線の高さに設定しないでください。
- 実験は光学テーブル上で、全てのレーザービームが水平を保って直進するように設定してください。
- ビーム光路の近くで作業する人は、光を反射する不要な装飾品やアクセサリ(指輪、時計など)をはずしてください。
- レンズや他の光学装置が、入射光の一部を、前面や背面で反射する場合がありますのでご注意ください。
- あらゆる作業において、レーザは必要最小限のパワーで動作するようにご留意ください。
- アライメントは、可能な限りレーザの出力パワーを低減して作業を行ってください。
- ビームパワーを抑えるためにビームシャッタや フィルタをお使いください。
- レーザのセットアップの近くや実験室には、適切なレーザ標識やラベルを掲示してください。
- クラス3Rやクラス4のレーザ(安全確保用のインターロックが必要となるレーザーレベルの場合)で作業する場合は、警告灯をご用意ください。
- ビームトラップの代用品としてレーザービュワーカードを使用したりしないでください。
レーザ製品のクラス分け
レーザ製品は、目などの損傷を引き起こす可能性に基づいてクラス分けされています。国際電気標準会議(The International Electrotechnical Commission 「IEC」)は、電気、電子工学技術関連分野の国際規格の策定および普及を行う国際機関で、IEC60825-1は、レーザ製品の安全性を規定するIEC規格です。レーザ製品のクラス分けは下記の通りです
Class | Description | Warning Label |
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1 | ビーム内観察用の光学機器の使用を含む、通常の条件下での使用において、安全とみなされているクラス。このクラスのレーザ製品は、通常の使用範囲内では、人体被害を及ぼすエネルギーレベルのレーザを発光することがないので、最大許容露光量(MPE)を超えることはありません。このクラス1のレーザ製品には、筐体等を開かない限り、作業者がレーザに露光することがないような、完全に囲われた高出力レーザも含まれます。 | |
1M | クラス1Mのレーザは、安全であるが、望遠鏡や顕微鏡と併用した場合は危険な製品になり得ます。この分類に入る製品からのレーザ光は、直径の大きな光や拡散光を発光し、ビーム径を小さくするために光を集束する光学素子やイメージング用の光学素子を使わない限り、通常はMPEを超えることはありません。しかし、光を再び集光した場合は被害が増大する可能性があるので、このクラスの製品であっても、別の分類となる場合があります。 | |
2 | クラス2のレーザ製品は、その出力が最大1 mWの可視域での連続放射光に限定されます。瞬目反射によって露光が0.25秒までに制限されるので、安全と判断されるクラスです。このクラスの光は、可視域(400~700 nm)に限定されます。 | |
2M | このクラスのレーザ製品のビーム光は、瞬目反射があるので、光学機器を通して見ない限り安全であると分類されています。このクラスは、レーザ光の半径が大きい場合や拡散光にも適用されます。 | |
3R | クラス3Rのレーザ製品は、直接および鏡面反射の観察条件下で危険な可視光および不可視光を発生します。特にレンズ等の光学機器を使用しているときにビームを直接見ると、目が損傷を受ける可能性があります。ビーム内観察が行われなければ、このクラスのレーザ製品は安全とみなされます。このクラスでは、MPE値を超える場合がありますが、被害のリスクレベルが低いクラスです。可視域の連続光のレーザの出力パワーは、このレベルでは5 mWまでとされています。 | |
3B | クラス3Bのレーザは、直接ビームを見た場合に危険なクラスです。拡散反射は通常は有害になることはありませんが、高出力のクラス3Bレーザを使用した場合、有害となる場合もあります。このクラスで装置を安全に操作するには、ビームを直接見る可能性のあるときにレーザ保護眼鏡を装着してください。このクラスのレーザ機器にはキースイッチと安全保護装置を設け、さらにレーザ安全表示を使用し、安全照明がONにならない限りレーザがONにならないようにすることが求められます。Class 3Bの上限に近いパワーを出力するレーザ製品は、やけどを引き起こすおそれもあります。 | |
4 | このクラスのレーザは、皮膚と目の両方に損傷を与える場合があり、これは拡散反射光でも起こりうるとみなされています。このような被害は、ビームが間接的に当たった場合や非鏡面反射でも起こることがあり、艶消し面での反射でも発生することがあります。このレベルのレーザ機器は細心の注意を持って扱われる必要があります。さらに、可燃性の材質を発火させることもあるので、火災のリスクもあるレーザであるとみなされています。クラス4のレーザには、キースイッチと安全保護装置が必要です。 | |
全てのクラス2以上のレーザ機器には、上記が規定する標識以外に、この三角の警告標識が表示されていなければいけません。 |
Posted Comments: | |
Guoyu Yang
 (posted 2022-09-23 20:18:05.127) We are looking for ultrafast laser sources for WITec confocal Raman imaging system, so we need quotes for :
TIBERIUS
OCTAVIUS-85M-HP
FSL1030X1
Ytterbia OPA
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Thank you! cdolbashian
 (posted 2022-10-04 03:10:27.0) Thank you for contacting us with this quote request! For future quote requests, please reach out to our sales team (sales@thorlabs.com). Alternatively, if there is the word "CALL" instead of a price on a given product page, such as the Octavius, please click that "CALL" link and fill out the corresponding form. Some products such as these laser systems are configurable, and the price can vary based on the loadout. christopher bennett
 (posted 2020-06-01 16:46:55.87) also, what is the bandwidth?
Can I get a quotation please? YLohia
 (posted 2020-07-14 02:03:56.0) Thank you for contacting Thorlabs. We had reached out to you at the time of your original posting. For future requests, please use this contact form: https://www.thorlabs.com/yfifeedback.cfm |