Твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS)
Зелёное когерентное излучение диапазона 500–560 нм является важным инструментом для научных исследований в области биофотоники, оптических измерений и высокотехнологичного производства. В каталоге «Специальные Системы. Фотоника» представлены твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS, Diode-Pumped Solid-State) зелёного диапазона, обеспечивающие высокую стабильность параметров и качество пучка, близкое к гауссову распределению.
В основе работы DPSS-лазеров лежит диодный источник накачки, обеспечивающий инверсию населенностей в активной среде на основе неодима (Nd) или иттербия (Yb). Ключевым преимуществом такой архитектуры является возможность точной регулировки параметров накачки (мощности и длины волны), что позволяет оптимально согласовать спектр накачки с поглощением активной среды. Генерация излучения в зелёном диапазоне осуществляется либо непосредственно на основном переходе активной среды (Nd:YAG — 1064 нм с удвоением частоты до 532 нм), либо на других переходах и активных средах (Nd:YVO₄ — 523 нм, Nd:YLF — 526.5 нм, Yb:YAG — 1030 нм с удвоением до 515 нм).
В данном разделе представлены модели высококачественных твердотельных лазеров с диодной накачкой трёх архитектурных классов: с одиночной продольной модой (SLM, Single Longitudinal Mode), с низким уровнем шумов (LN, Low Noise) и стабилизированные источники (ST, Stable). Лазеры данного диапазона генерируют излучение на одиночной поперечной моде (TEM₀₀), характеризуются низким уровнем шумов и высокой стабильностью выходной мощности. Лазеры данного диапазона применяются там, где требуются длины волн зелёного спектра и высокая стабильность излучения: спектроскопия комбинационного рассеяния, проточная цитометрия, сортировка клеток, флуоресцентная микроскопия, голографическая интерферометрия, лазерная обработка материалов, научные исследования.
Технические характеристики и преимущества DPSS-лазеров зелёного диапазона
Предлагаемое оборудование разработано для решения задач, требующих высокой когерентности и точности пространственных характеристик пучка. Производители уделяют особое внимание контролю параметров пучка и термостабилизации активного элемента, что гарантирует надёжную работу при длительной эксплуатации.
- Широкий выбор длин волн и режимов генерации. Покрытие диапазона 501–556 нм с ключевими линиями 515 нм, 522 нм, 523 нм, 526,5 нм, 532 нм, 545 нм, 550 нм, 556 нм. Три архитектурных класса: SLM (одиночная продольная мода, одночастотный режим), LN (низкий уровень шумов) и ST (стабильные универсальные модели).
- Параметры пучка и широкий диапазон мощностей. Выходная мощность от 1 мВт до 30 Вт в зависимости от серии. Распределение интенсивности в поперечном сечении близко к моде TEM₀₀. Полная расходимость пучка составляет от ≤ 0,8 мрад (высококогерентная модель SSP-SLM-532-U) до ≤ 5,0 мрад (компактные версии). Диаметр пучка на выходе по уровню 1/e² от ≤ 1,0 мм до нескольких миллиметров. Параметр качества пучка M² близок к дифракционному пределу для большинства моделей.
- Спектральная чистота и временная когерентность. Для SLM-режима обеспечивается сверхузкая ширина спектральной линии (≤ 0,00001 нм, что соответствует менее 10 МГц) и высокая временная когерентность (≥ 50 м). Критически важно для интерферометрии, голографии и высокоразрешающей спектроскопии. Модели LN-серии характеризуются шириной спектральной линии ≤ 0,006–0,1 нм и амплитудными шумами ≤ 1%.
- Стабильность и эксплуатационные параметры. Амплитудные шумы от ≤ 0,5% до ≤ 3%. Стабильность мощности после термостабилизации достигает ≤ 0,5% rms. Термостабилизация реализуется на элементах Пельтье или водяном охлаждении (для моделей мощностью выше 2–3 Вт, например, SSP-LN-532-K, SSP-LN-532-V, SSP-SLM-R). Режим работы — непрерывный. Ресурс непрерывной работы до нескольких десятков тысяч часов.
- Конструктивное исполнение и дополнительные опции. Компактное корпусирование (OEM-модули и лабораторные исполнения), герметичное исполнение отдельных моделей (SSP-LN-532-S), возможность внешней модуляции через встроенный акустооптический модулятор (AOM) в ряде модификаций (SSP-ST-FN-AOM).
Области применения DPSS-лазеров зелёного диапазона
DPSS-лазеры зелёного диапазона находят применение там, где требуется сочетание длин волн зелёного спектра, высокой когерентности и стабильности мощности для возбуждения специфических флуоресцентных переходов, реализации интерферометрических методов или прецизионной обработки материалов.
· Спектроскопия комбинационного рассеяния (Раман-спектроскопия). Длина волны 532 нм является классической линией возбуждения для спектроскопии комбинационного рассеяния. Для задач, требующих высокого спектрального разрешения, подходят одночастотные модели SSP-SLM-532-Raman (до 500 мВт), SSP-SLM-532-U (до 500 мВт, расходимость ≤ 0,8 мрад) и SSP-SLM-532-DS (до 100 мВт, шумы ≤ 0,5%).
· Проточная цитометрия и сортировка клеток (FACS). Длина волны 532 нм эффективно возбуждает флуорофоры зелёного диапазона (FITC, Alexa Fluor 488, Calcein) и применяется для анализа клеточных популяций. Стабильность мощности напрямую влияет на точность коэффициента вариации при сортировке клеток.
· Флуоресцентная микроскопия (возбуждение GFP/FITC). Длина волны 515 нм возбуждает зелёный флуоресцентный белок GFP (Green Fluorescent Protein); 523 нм и 526,5 нм также эффективны для GFP-вариантов. Длина волны 532 нм классически используется для FITC. Модели SSP-SLM-FN (515–556 нм, до 200 мВт), SSP-LN-532-F (1,5–2,5 Вт) и SSP-ST-532 (150 мВт) подходят для конфокальных и широкопольных микроскопов.
· Голографическая интерферометрия и цифровая голография. Измерение микрорельефа поверхности, деформаций и распределений физических полей с интерферометрической точностью. Здесь необходимы лазеры исключительно с одной продольной модой: SSP-SLM-R (522/532 нм, до 10 Вт), SSP-SLM-523-R (523 нм, до 1 Вт), SSP-SLM-532-S/U/Raman (532 нм). Высокая временная когерентность обеспечивает высококонтрастную интерференционную картину.
· Лазерная обработка материалов (сварка, резка, маркировка). Зелёное излучение хорошо поглощается металлами, некоторыми пластиками и композитами. Высокомощные модели SSP-SLM-R (до 10 Вт), SSP-LN-532-K (до 30 Вт), SSP-LN-532-V (до 15 Вт) и SSP-LN-532-F (до 2,5 Вт) обеспечивают достаточную плотность энергии для сварки тонких металлических листов, резки материалов, глубокой гравировки и маркировки.
· Секвенирование ДНК и генетический анализ. Длины волн 501–505 нм и 515 нм применяются в системах автоматического секвенирования нового поколения (NGS) для детектирования флуоресцентно меченых нуклеотидов. Модели SSP-ST-U-SF (501/505 нм, до 200 мВт) и SSP-ST-515-F (515±2 нм, до 100 мВт) оптимизированы для прецизионных биоаналитических приложений.
|
Область применения |
Длина волны |
Критерий выбора |
Обоснование применения |
|
Спектроскопия комбинационного рассеяния |
532 нм |
Ширина спектральной линии |
Линия возбуждения 532 нм обеспечивает оптимальное соотношение между сечением комбинационного рассеяния и уровнем флуоресценции образца. Применяется для анализа органических соединений, белков, наноматериалов. |
|
Проточная цитометрия (FACS) |
532 нм |
Высокая мощность |
Длина волны 532 нм эффективно возбуждает FITC и аналогичные красители. Стабильность мощности предотвращает перекрытие популяций клеток на гистограммах. |
|
Флуоресцентная микроскопия (GFP) |
515 нм или |
M² ≤ 1,5, |
Длина волны 515 нм возбуждает GFP; 523 нм и 526,5 нм — другие GFP-варианты. Гауссов профиль пучка (TEM₀₀) обеспечивает однородное возбуждение поля зрения. Низкий уровень шумов необходим для количественной флуориметрии. |
|
Голографическая интерферометрия |
522 нм или |
Одиночная продольная мода |
Длина когерентности более 50 м обеспечивает высококонтрастную интерференционную картину для объектов больших размеров. Расходимость ≤ 1,5 мрад критична для формирования плоского волнового фронта. Необходимы лазеры исключительно SLM-серии (SSP-SLM-R, SSP-SLM-523-R). |
|
Лазерная обработка материалов |
532 нм |
Мощность ≥ 2 Вт, |
Зелёное излучение 532 нм эффективно поглощается металлами, полупроводниками и некоторыми полимерами. Высокомощные модели SSP-SLM-R (до 10 Вт), SSP-LN-532-K (до 30 Вт) и SSP-LN-532-V (до 15 Вт) обеспечивают плотность энергии для сварки, резки, глубокой гравировки. Гауссов профиль пучка концентрирует энергию в минимальное пятно. |
|
Секвенирование ДНК (NGS) |
501–505 нм или |
Стабильность мощности |
Длины волн 501–505 нм и 515 нм применяются для детектирования флуоресцентно меченых нуклеотидов в системах NGS. |
Оснащение лаборатории для работы с когерентным зелёным излучением
Для построения полнофункциональной оптической установки на базе DPSS-лазеров зелёного диапазона необходим комплексный подход к выбору компонентов. Использование совместимых аксессуаров обеспечивает не только безопасность персонала, но и сохранение уникальных характеристик лазерного пучка (когерентности, поляризации, качества профиля) при прохождении через оптическую схему.
При использовании данного типа оборудования Вам могут пригодиться специализированные оптические компоненты и системы защиты:
- Средства индивидуальной защиты. Зелёное когерентное излучение представляет опасность для зрения. Рекомендуется оснащение лаборатории защитными очками для конкретной длины волны зелёного диапазона. Для защиты рабочего пространства рекомендуется установка защитных экранов.
- Измерительное оборудование. Для калибровки и мониторинга выходных параметров в реальном времени могут пригодиться высокоточные измерители оптической мощности. Для контроля качества пучка (профиль, расходимость, параметр M²) применяются специализированные анализаторы профиля лазерного пучка.
- Детектирование и спектральный контроль. Для регистрации слабых флуоресцентных сигналов в микроскопии и цитометрии применяются высокочувствительные фотодиоды и фотоприёмники. Для контроля спектрального состава излучения используются компактные спектрометры.
- Компоненты управления пучком и защита. Для защиты лазера от обратных отражений в интерферометрических схемах и детекторов от паразитного излучения в оптическую схему могут быть включены поглотители лазерного пучка. Для управления состоянием поляризации излучения применяются элементы поляризационной оптики.
- Лабораторная инфраструктура. Оптические столы с виброизоляцией и системы позиционирования важны для обеспечения стабильной работы оптических приборов, минимизируя влияние вибраций на результаты исследований.
Компания «Специальные Системы. Фотоника» предлагает не просто компоненты, а инженерные решения, проверенные в ведущих НИИ и промышленных центрах России. Мы понимаем физику процессов и помогаем подобрать конфигурацию лазера, которая оптимальным образом соответствует Вашим техническим требованиям и бюджету.
Ознакомиться с техническими характеристиками представленного оборудования, скачать паспортные данные или запросить коммерческое предложение можно, обратившись к специалистам нашей компании любым удобным способом.
