低ノイズ半導体レーザードライバ、デュアルチャンネル温度コントローラ付き

特長

• 低雑音で最大1 Aの駆動電流
• 3.5 AのTECコントローラを2つ内蔵
• 最大20 MHzのAC電流変調が可能
• DC電流および温度の変調が可能
• USB 2.0、RS-232、イーサネット、ならびに前面のタッチパネルにより操作可能

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Figure 1.1  半導体レーザードライバLNC31と、マウントLM14TSに取り付けられた超低ノイズ半導体レーザULN15PC

当社の低ノイズ半導体レーザードライバLNC31は低ノイズのベンチトップ型ドライバで、バタフライ型レーザULNシリーズや、電流ノイズに敏感な半導体レーザ(例えば当社のDBRまたはDFBレーザ)などの高性能な半導体レーザを駆動できます。ターンキー式レーザULN13TKおよびULN15TKに倣った設計を採用しており、低ノイズのレーザ電流ドライバと2つの独立した熱電冷却(TEC)コントローラを内蔵し、大画面で直感的なタッチパネルインターフェイスを備えたコンパクトなベンチトップ型ユニットとなっています。ファンレスのパッシブ型冷却設計により機械的振動を排除し、電気ノイズを最小限に抑えることで、一般的なアクティブ型冷却ドライバよりもクリーンな性能を実現します。ドライバLNC31は、ノイズに敏感な用途で性能を発揮できるよう、当社のバタフライマウントLM14TS(Figure 1.1参照)との併用を想定して設計されています。これにより筐体の温度が安定し、ノイズフロアが低減されるだけでなく、光学的安定性も向上します。

LNC31のレーザードライバは、安定性に優れた最大1 Aの低ノイズ電流を供給します。カソード接地およびフローティングの両方に対応し、DCおよびAC結合の電流変調を行います。AC変調帯域幅は最大20 MHzです。TECチャネルの1つは外部温度変調も可能なため、レーザーロック用途向けに温度調整による波長調整が可能です。詳細は「仕様」タブをご覧ください。

どちらのTECコントローラも独立して動作し、それぞれ最大3.5Aの供給が可能です。これにより、ULNシリーズレーザのレーザーチップ本体やファイバーブラッググレーティング(FBG)などの二次的な熱負荷の精密な温度安定化が実現します。この半導体レーザードライバのノイズ性能についての詳細は、「グラフ」タブをご覧ください。

動作
ドライバLNC31には、前面のスイッチ類とタッチパネルに加え、USB、RS-232、イーサネットのインターフェイスがあり、シリアルコマンドによるリモート操作を行うことで自動システムへの統合が可能となっています。ドライバLNC31がUSB、イーサネット、RS-232インターフェイス経由で有効なシリアルコマンドを受信すると、デバイスは「Remote Operation(遠隔操作)」モードに移行し、前面のタッチパネルとその他のスイッチ類は無効化されます。ドライバ用ソフトウェアやプログラミングリファレンスガイドについては「ソフトウェア」タブをご覧ください。ドライバにはUSB 2.0 Type-A - Type-Bケーブル(USB-A-79)が付属しています。 半導体レーザに接続するためのDサブメス型9ピンコネクタは、システムの背面パネルにあり、電流コントローラケーブルCAB400はドライバに付属しています。各装置には、TEC接続用のDサブメス型15ピンコネクタが2つあり、温度コントローラ用ケーブルCAB420-15が2本付属しています。 RS-232通信プロトコル用のDサブメス型9ピンコネクタは、システムの背面パネルにあります。Dサブ9ピンコネクタとDサブ15ピンコネクタのピン配列については「ピン配列」タブ、ドライバに含まれる製品の一覧については「発送品リスト」タブをご覧ください。

用途例

線幅が狭く、低ノイズのレーザでは、仕様の光学性能を達成するために、最小限の電流ノイズを含む駆動電流を必要とします。LNC31は、レーザの線幅を最小限に抑え(したがって、コヒーレンス長を最大化)、強度ノイズも最小化することが求められる用途にお勧めいたします。このような用途の例としては、光センシングや、RF-Over-Fiber、コヒーレント光通信システム向け光キャリアの生成などがあります。さらに、光共振器を伴う用途(例えば、周波数コム生成のためのマイクロリング共振器の励起)においても、狭線幅性能が求められます。

低ノイズ駆動電流、高速変調能力、ならびに精密な温度制御を備えたドライバLNC31は、蒸気セル、共振器ロック、中性原子およびイオンベースの量子コンピューティング、リュードベリ原子実験、原子冷却、波長計安定化などの用途に適しています。この半導体レーザードライバは、当社のDBRバタフライ型半導体レーザおよびマウントLM14TSと組み合わせて、ルビジウム(型番DBR780PN： Rb D₂ 遷移に調整、 または型番DBR795PN： Rb D₁遷移に調整)、またはセシウム(型番DBR852PN)の原子冷却に使用できます。

これらのレーザは、周波数をロックして使用することを想定して設計されています。ロック用の信号を得るうえで、当社の飽和吸収分光システムや二色性原子気体分光用キットをご利用いただくことも可能です。飽和吸収分光法では、周波数の調整可能な半導体レーザからの出力光を2本のビームに分割し、それらを励起(ポンプ)ビームおよびプローブビームとして、例えば参照用のルビジウムガスセル内を互いに逆方向に伝搬させます。この分光法では、ドップラー広がりのある吸収プロファイル内に、ラムディップとして知られる超微細構造に伴う狭いスペクトルを観測することができ、それを用いてレーザの周波数を安定化するためのシャープな誤差信号を生成できます。このような分光システムに組み込まれたレーザに、デジタルサーボコントローラDSC1や差分フォトディテクタPDB210Aなどの変調やフィードバックを行うための電子回路を組み合わせることで、レーザの周波数を長期にわたり原子の遷移線に強固にロックすることが可能になります。このようなレーザ周波数安定化法は、原子時計、レーザ冷却、量子センシングなどを実現するうえで不可欠な技術です。

当社では、1310 nmおよび1550 nmのターンキー式低ノイズシステムや、ルビジウム遷移向けの780および795 nmのターンキー式システムもご提供しています。これらは低ノイズのドライバと温度安定化機能を備えたバタフライ型レーザを、ベンチトップ型の筐体に統合した製品です。

Figure 3.1と3.2は、半導体レーザードライバLNC31の典型的な性能を示し、コントローラLDC210Cで駆動されるレーザ(マウントに装着)、ならびにターンキー式低ノイズレーザーシステムULN15TKとを比較しています。

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Figure 3.1 マウントLM14TSに取り付けたレーザULN15PCを半導体レーザードライバLNC31で駆動したときの周波数ノイズデータ例。コントローラLDC210Cで駆動したレーザ(マウントに装着)、ならびにターンキー式低ノイズレーザーシステムULN15TKとを比較しています。LDC210Cを使用してレーザを駆動するには、温度コントローラTED200CなどのTECドライバが別途2台必要です。

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Figure 3.2  マウントLM14TSに取り付けたレーザULN15PCを半導体レーザードライバLNC31で駆動したときの典型的な相対強度ノイズ(RIN)。コントローラLDC210Cで駆動したレーザ(マウントに装着)、ならびにターンキー式低ノイズレーザーシステムULN15TKと比較されています。LDC210Cを使用してレーザを駆動するには、温度コントローラTED200CなどのTECドライバが別途2台必要です。

Figure 3.3は、低ノイズ半導体レーザードライバの電流ノイズと相対強度ノイズ(RIN)を示しています。

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Figure 3.3  マウントLM14TSに取り付けたレーザULN15PCを半導体レーザードライバLNC31で駆動したときの電流ノイズデータ例。 10 Hz～1 MHzにわたる電流ノイズの積分値は0.1 µA RMSです。

ファームウェア

バージョン1.1.3

ボタンをクリックするとLNC31用ソフトウェアのページをご覧いただけます。

Softwareボタンは、半導体レーザードライバLNC31のファームウェア、ユーティリティ、サポート文書へのリンクです。

ソフトウェアのダウンロードページには、SCPIを使用して様々なコントローラを結合させるリファレンスプログラミングノートもご用意しております。詳細やリンク先についてはソフトウェアダウンロードページの「Programming Reference」のタブをご覧ください。

ファームウェアアップデートツール
このツールをWindows PCに使用して半導体レーザードライバLNC31のファームウェアをアップデートできます。ソフトウェアの使用には、OS Windows^® 10以上のPCが必要です。

SCPIコマンドによるカスタム制御
プログラマ用リファレンスには、半導体レーザードライバの制御に使用可能なコマンドの一覧が記載されています。コマンドはOS Windows^® 10以上のPCからUSB、イーサネットまたはRS-232ポートに送信できます。各コマンドについての説明は「Programming Reference」のタブからダウンロードできます。