ROCK 1550 AS:诺派激光推出重频大范围调谐异步光学采样激光器

  诺派激光

传统基于机械延迟线的泵浦-探测技术,受限于扫描速度慢、指向漂移、光斑变化等固有问题,越来越难以满足当前超快动力学研究对高速度、高稳定性的苛刻需求。异步光学采样(ASOPS)允许在几纳秒的时间延迟内进行高速扫描且不含机械延迟,是突破这一瓶颈的有效路径。然而,ASOPS系统对双飞秒激光器的频率锁定范围、长期稳定性以及集成便捷性提出了极高要求。


诺派激光正式推出ROCK 1550 AS异步光学采样激光器。该产品采用主从双飞秒激光器架构,主激光器精确锁定于100 MHz,从激光器实现了±300 kHz的大范围重频调谐锁定(100 MHz ± 300 kHz),激光器可实现一键快速锁定,任意频率下锁定时间均小于30s,锁定后双路频率长期稳定性均优于5 mHz,可支持7*24h长时间频率锁定。ROCK 1550 AS为超快泵浦-探测光谱、太赫兹时域光谱及时间分辨动力学测量提供了一套“免维护、高稳定、宽调谐”的一体化光源方案。


那么,这款具备大范围重频调谐能力的ASOPS激光器究竟有何过人之处?下面为您逐一解读。


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亮点一:主从双引擎架构,长期稳定性有保障


ROCK 1550 AS采用主从双飞秒激光器架构:主激光器作为泵浦源以100 MHz重频稳定运行,从激光器作为探测源,其重频可在主激光器频率附近大范围调谐。两束脉冲在时域上因微小频差而周期性“相遇”与“错开”,实现快速的光学采样。系统彻底摆脱了机械延迟线,扫描速度从传统方案的数分钟压缩至毫秒量级,且零运动部件带来了前所未有的长期运行可靠性。


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亮点二:±300 kHz重频大范围调谐,灵活匹配不同扫描场景


ROCK 1550 AS系统中,从激光器与主激光器的重复频率差Δf直接决定了时间扫描窗口和单次扫描周期。Δf越大,扫描速度越快,但时间窗口会相应收窄;Δf越小,时间窗口越长,但扫描速度变慢。

ROCK 1550 AS的从激光器具备100 MHz±300 kHz的宽范围锁定能力,即重频调谐范围达600 kHz。用户可根据实验需求自由设定Δf:需要高速捕捉快速动力学过程时可选择较大Δf;需要覆盖长时延窗口时则可选择较小Δf。这一宽范围调谐能力,使同一台设备能够从容应对多种测量需求,极大拓展了ASOPS系统的应用弹性。

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亮点三:双路高稳定锁频精度,主从稳定如一


高精度时间分辨测量的根基,在于双激光器频率的长期稳定。ROCK 1550 AS主激光器精确锁定于100 MHz,从激光器锁定后,双路频率的长期稳定性均优于5 mHz,相对频率波动优于5E-12。无论在±300 kHz调谐范围内的哪一个频点,从激光器都能保持与主激光器同等的锁定精度。这意味着,在持续数天的长程实验中,主从脉冲之间的相对时间延迟漂移被压制到极低水平,从根本上保证了测量结果的可复现性与可信度。


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亮点四:最小调谐步径达0.1 Hz,实现精密时延控制


除了宽范围调谐能力,ROCK 1550 AS在频率设定的精细度上同样做到了极致。从激光器的最小调谐步径低至0.1 Hz,意味着用户可以以0.1 Hz的分辨率对Δf进行精细调节。这一指标带来两大实用价值:


硬核光学参数指标

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实测性能图谱


ROCK 1550 AS含有两台飞秒激光器,分别为主激光器(Master laser)和从激光器(Slave laser),下面将介绍ROCK 1550 AS-TWIN的相关测试数据


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图1 主从激光器光谱,中心波长在1560 nm附近

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图2 主从激光器脉宽均小于80 fs

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图3 主从激光器功率均大于100 mW,RMS均小于0.5%
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图4 主从激光器锁定在100 MHz,峰峰值在12 h内的稳定性小于5 mHz
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图5 从激光器调谐1 Hz和100 Hz,峰峰值在12 h内的稳定性小于5 mHz
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图6 从激光器调谐1 kHz和100 kHz,峰峰值在12 h内的稳定性小于5 mHz
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图7 从激光器频率小步径调谐,无需退出锁定,频率切换秒锁定

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图8 从激光器频率大范围调谐,设定频率后先退出锁定后重新锁定,任意频率调谐锁定时间小于30 s


主从双路锁定后的实时频率监测曲线显示,在12小时连续运行中,双路频率波动均稳定控制在5 mHz以内,无跳模、失锁现象。即使从激光器在不同Δf设定点之间切换,重新锁定后的稳定性指标同样达到<5 mHz级别。为提升锁频过程中频差调节速度,当调谐范围小于300 Hz,系统可在锁定状态下完成频率切换,切换时间<3s;若调谐范围>300 Hz,虽然会经历先退出锁定、重频调节以及再次锁定的过程,但整个锁定短于30秒,大大提升使用效率。



产品机械尺寸图

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应用领域及场景



ROCK 1550 AS凭借其主从双飞秒激光器架构、±300 kHz 大范围重频调谐,0.1 Hz 最小调谐步径以及快速锁频等核心特性,在超快动力学测量与太赫兹时域光谱等领域展现出广泛的应用价值:在高速泵浦‑探测光谱中,它以毫秒级全电子扫描取代传统机械延迟线,显著提升时间分辨数据的采集效率与可复现性;在太赫兹时域光谱与成像系统中,其宽范围 Δf 调谐能力可灵活匹配不同厚度样品的频谱分辨率要求,适用于材料介电特性表征、半导体晶圆检测及药品质量监测;在皮秒超声领域,它支持亚秒级单点测量与快速大面积成像,用于薄膜厚度、弹性模量及界面热阻的无损检测;同时,它还可作为超快非线性光学(如高次谐波、超连续谱产生)及量子光源纠缠光子对测量的高质量泵浦‑探测光源。


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