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Ti:サファイアレーザ(<8フェムト秒)


  • Ti:Sapphire Laser with <8 fs Pulse Width
  • >600 mW Average Output and >200 nm Bandwidth
  • 85 MHz Repitition Rate
  • Robust Design and Turnkey Operation

OCTAVIUS-85M-HP

Ti:Sapphire Oscillator, <8 fs, >200 nm Bandwidth

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用途

  • アト秒科学と高次高調波発生(HHG)
    • Ti:サファイアチャープパルス増幅器(CPA)のシード光源用として、キャリアエンベロープ位相(CEP)安定化機能を追加可能
    • 光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)のシード光源
  • 2光子蛍光イメージング
  • 表面プラズモン共鳴
  • THz実験
  • 非線形光学
  • 超高速分光法
Octavius Output Spectrum
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Ti:サファイア発信器OCTAVIUS-85M-HPの出力スペクトル
Laser Warning Label
Laser Warning Label

特長

  • 長期出力安定性(900時間超±1%)
  • 出力>600 mW、パルス幅<8 fs
  • ターンキー操作、点検不要
  • 低保有コスト

当社のOctavius®フェムト秒レーザは、メンテナンスフリーが不要なチタンサファイアレーザで、市販品の中では最も広いスペクトルを有するレーザの1つです。 600 mW以上の平均パワーを出力する一方で、フーリエ変換限界パルスである8フェムト秒以下のパルス幅が得られます。この超短パルスレーザーシステムから出力される広帯域スペクトルは、増幅器、特に光パラメトリックチャープパルス増幅器(OPCPA)のシード光源や、ポンププローブ実験での使用に適しています。仕様の詳細については「仕様」タブをご覧ください。

Octavius Ti:サファイアフェムト秒レーザは、多光子吸収やコヒーレントアンチストークスラマン散乱(CARS)によるイメージングなどの生命科学分野での応用に適しています。このレーザは、8 fs未満のパルス幅で700 kWを超える超高ピーク出力と200 nm(-10 dB時)以上に及ぶスペクトル帯域幅を供給します。この広い帯域幅は多くのTi:サファイアレーザの典型的なチューニングレンジの半分以上に及ぶため、スペクトル的に離れた複数の蛍光物質をチューニングすることなく適切な吸収波長で同時に励起することができます。

テクノロジ
Octaviusフェムト秒レーザは、開口の絞りがソフトなカーレンズモード同期(KLM)Ti:サファイアレーザです。レーザ共振器には、オクターブ帯域幅にわたる円滑で精度の高い群遅延制御に必要な分散補償ミラー(DCM)ペアが組み込まれています。このユニークなミラーペアを製造するには、150のコーティング層の設計を最適化する必要があります。

機械設計
Octaviusフェムト秒レーザは使い易さと機械的な頑丈さを主眼に設計されています。チューニングやアライメントに従来の移動ステージを使用する典型的なレーザ設計とは異なり、このOctaviusのアライメントは、ユニークなフレクシャーステージ設計により制御されています。この設計ではスプリング、ベアリング、フレームなどに使用される様々な材料を排除しながら、同時に非常に高い精度と再現性を実現しています。製造時にはカスタム仕様の工具や固定具を用いて低応力で機械加工を行うため、応力緩和によるレーザ共振器のドリフトやミスアライメントも最小限に抑えられます。

励起用レーザ
Octavius Ti:サファイア発振器には励起用レーザが内蔵されています。励起用レーザには、最新式の光励起半導体レーザ(OPSL)技術を用いており、非常に小型になっています。Octaviusレーザは励起用レーザなしでもお求めいただけます。この場合、外付けの励起用レーザをOctaviusの発振器に導入するのに、入力ポートをお使いいただけます。

システムの詳細についてのお問い合わせおよびカスタマイズなどのご相談については当社までご連絡ください。

Item #OCTAVIUS-85M-HP
Pulse Specifications
Transform-Limited Pulse Widtha< 8 fs
Bandwidth (at -10 dB)> 200 nm
Average Output Power> 600 mW
Repetition Rate85 MHz
M(at 800 nm)< 1.3
Beam Diameter750 µm (Nominal)
Beam Ellipticity1.15 (Nominal)
Divergence< 2 mrad
Polarization Ratio
>90:1
Power Stability Over 8 Hours±0.3%
RMS Noise (10 Hz to 625 kHz)< 0.2%
Physical Specifications
Laser Housing Dimensions575 mm x 417 mm x 140 mm (22.6" x 16.4" x 5.5")
Controller Dimensions432 mm x 267 mm x 381 mm (17" x 10.5" x 15")
Controller Power Consumption750 W
Chiller Dimensions203 mm x 386 mm x 277 mm (8" x 15.2" x 10.9")
Chiller Power Consumption625 W (Max)
Air Circulator Dimensions483 mm x 178 mm x 330 mm (19" x 7" x 13")
Air Circulator Power Consumption25 W
  • 出力パルスはレーザの外部の分散材質によってチャープされてしまいます。 フーリエ変換限界パルス幅を得るには、チャープに対抗してパルス幅を圧縮する分散補償が必要になります。
Octavius-85 Spectrum
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900時間以上測定されたOCTAVIUS-85M-HPの出力

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OCTAVIUS-85M-HPの測定スペクトル
Laser Warning LabelLaser Warning Label

レーザの安全性と分類

レーザを取り扱う際には、安全な操作の実施と、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起こります。 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ではヒトの網膜に損傷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。

Laser GlassesLaser CurtainsBlackout Materials
Enclosure SystemsLaser Viewing CardsAlignment Tools
Shutter and ControllersLaser Safety Signs

安全な作業および安全に関わるアクセサリ

  • 当社では、わずかでも影響のあるレベルのレーザ光線(例:クラス 1よりも高いクラスのレーザ機器)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、レーザ保護眼鏡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、レーザ使用装置の近くのわかりやすい場所に置いてください。
  • 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レーザ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。
  • 遮光用材料は、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。
  • また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から取り外す際には、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。
  • 全てのレーザビームが水平を保って直進するように、実験は光学テーブル上で行ってください。
  • 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。
  • アライメント作業は、可能な限りレーザの出力パワーを低減して行ってください。
  • 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、適切な警告灯などをご用意ください。
  • 適切なビームトラップを用い、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及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(対応するJIS規格はJIS C 6802)。レーザ製品のクラス分けは下記の通りです:

ClassDescriptionWarning Label
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です。 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光を放射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のレーザ機器には、レーザをシャットダウンするか、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。 Class 1
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です。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放射し、ビーム径を小さくするために光を集光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危険性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、別の分類に移動する場合があります。 Class 1M
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。 Class 2
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。 Class 2M
3Rビーム内観察を行わなければ、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は低いクラスです。 可視域の連続波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。 Class 3R
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。 ただし、拡散反射は有害ではありません。 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はレーザ保護眼鏡を装着する必要があります。さらに、インターロック機能付きの自動表示灯等の警報装置を設け、それらが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。 クラス3Bのレーザ機器には、キースイッチと安全保護装置が必要です。 Class 3B
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。 Class 4
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。 Warning Symbol

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

周期と繰り返し周波数は逆数の関係:   and 
平均パワーから算出するパルスエネルギ:      
パルスエネルギーから算出する平均パワー:       
パルスエネルギーから概算するピークパルスパワー:           

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。
Pulsed Laser Emission Parameters
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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
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


Posted Comments:
Andrei Miroshnichenko  (posted 2019-05-16 09:34:13.22)
Dear Thorlabs, Let me describe task I must solve. Thin (~200nm) and wide Molibden plate must be heated up to 1500C; depth of heating: 1 - 10nm. Could you recommend appropriate Laser short pulse source. Include price, please. Best regards, Andrei Miroshnichenko Korea Vac-Tec Co. Ltd. Senior R&D Tel: 82319443300
YLohia  (posted 2019-05-20 10:27:52.0)
Hello Andrei, thank you for contacting Thorlabs. Quotes can be requested by clicking the "Request Quote" button above. We have reached out to you directly to gather more information about your application.
richard.lane  (posted 2013-08-07 16:57:21.753)
What safety goggles would you recommend for the Octavius-85M 6fs?
tcohen  (posted 2013-08-08 15:33:00.0)
Response from Tim at Thorlabs: The LG9 is our closest stock option but the L-Ratings do not fully spec the Octavius spectra. We are able to offer custom options and we will contact you to discuss our options.

+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
OCTAVIUS-85M-HP Support Documentation
OCTAVIUS-85M-HPTi:サファイアレーザ、パルス幅< 8 fs、バンド幅> 200 nm、平均出力パワー> 600 mW
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