成功交付 | 镱镭飞秒成功交付华中科技大学--中红外可调谐飞秒激光系统
2025.06.06
基于全固态设计的高能量飞秒激光器因其极短的脉冲持续时间(通常在10^-15秒级别)和高峰值功率,在多个领域,尤其是在气体高次谐波生成(HHG)和基于LN晶体的太赫兹产生等超快光学应用中,发挥着关键作用。飞秒激光器提供的高功率激光能够显著增强材料中的非线性光学效应,从而有效生成高阶谐波,并扩展到极紫外(EUV)和软X射线波段。这种高能量输出不仅满足了高次谐波生成的需求,还为探索极短时间尺度下的物理现象,如阿秒物理,提供了必需的激光源。其产生的高次谐波可用于研究原子和分子中的电子行为,揭示物质的深层次本质。

此外,高功率飞秒激光器还在基于LN(铌酸锂)晶体的太赫兹辐射产生中展现了强大的应用潜力。太赫兹波段在材料科学、生命科学、通信技术等领域中有广泛的应用,飞秒激光器能够通过高次谐波生成技术与非线性晶体的相互作用,有效产生强太赫兹辐射,推动了对太赫兹物理和应用的深入研究。此应用依赖于飞秒激光器强大的激光源及其精准的脉冲控制能力,能够产生具有特定频率和宽度的太赫兹辐射,满足各种科研需求。



镱镭飞秒成功交付华中科技大学--中红外可调谐飞秒激光系统


 

交付现场

在中红外波段,飞秒高能量激光器的优势更加突出,尤其是在分子振动光谱学中的应用。通过泵浦中红外光学参量放大器(OPA),飞秒激光器不仅能够产生高质量的中红外激光,还能够实现宽波长调谐,调谐范围从1.35μm至4.5μm,满足分子振动和旋转谱学研究的需求。这些中红外激光为分子光谱学提供了极其精确的激光源,能够激发分子中的振动模式,并且通过精确控制激光波长,研究人员可以探索不同分子间的相互作用,揭示复杂化学反应和分子结构的细节。飞秒激光器的可调谐特性,尤其是在分子振动光谱学中的应用,为实验提供了极大的灵活性,支持不同实验需求和分子系统的研究。其高峰值功率能够提高分子激发效率,为时间分辨光谱技术、超快光谱学等提供更高的研究精度。

正是基于上述需求,我们的客户选定了镱镭飞秒激光器的两款标准产品系列,开展前沿的科学研究。

 

HELIOS-20W-HE系列

这款高能量飞秒固体激光器是专为复杂科研应用设计的高精度激光光源,能够提供稳定的输出,满足多种实验需求。其中心发射波长为1030±10nm,确保提供可靠的激光源。激光脉冲宽度(全宽半高,FWHM)小于250fs,能够支持超快时间分辨率的应用。单脉冲最大输出能量高达2mJ,适合高能量密度的激光加工和处理任务。

 

中心波长:1030 ± 10 nm
脉冲宽度:<250 fs
单脉冲能量:≥ 2 mJ
重复频率:单发 至 100 kHz
平均功率:≥ 20 W
光束质量(M²):< 1.3
 

 

HELIOS系列典型脉宽(FWHM=228.1fs)

左:近场光斑;右:远场光斑


该激光器的重复频率可在10kHz至100kHz之间调节,灵活适应不同实验条件下的需求。其平均输出功率高达20W,确保了高效能量传输和应用能力,能够满足高强度应用的要求。激光光束模式为基模TEM00,光束质量因子M²小于1.3,接近衍射极限,确保其适用于高效的OPA泵浦以及客户要开展的其他实验。

在功率稳定性方面,该激光器的输出功率波动小于0.5 %(RMS),即使在长时间工作下也能保持稳定的输出。此外,激光器的光束直径为5±1mm(1/e²),确保光束尺寸的一致性与可控性。光束的偏振方向为线偏振,适用于偏振敏感的光学应用。为了确保高功率运行下的稳定性,激光器采用水冷散热方式,有效管理热量并确保长时间稳定工作。

 

HELIOS系列 M²测量数据(M²<1.1)

HELIOS-20W-HE功率稳定性RMS=0.25%@24h(20W/2mJ/10kHz)

 

 

AURORA-IR系列

该激光器泵浦的高能量红外光参量放大器具备出色的性能,调谐范围为1350–2000nm(信号光)和2100–4500nm(闲频光),最大泵浦功率可达20W,泵浦脉冲能量兼容范围从400µJ到2000µJ。其峰值转换效率在400至2000µJ的泵浦条件下超过9%,脉冲宽度小于200fs。长期功率稳定性和脉冲能量稳定性在1550nm处均优于1% RMS,确保稳定可靠的输出,光束呈线偏振,适用于多种科研应用。

 

调谐范围(信号光):1350–2000 nm
调谐范围(闲频光):2100–4500 nm
最大泵浦功率:20 W
峰值转换效率:> 9%
脉冲宽度:<200 fs
 

 

AURORA-IR 系列信号光光谱(1350nm-2100nm)

AURORA-IR 系列典型脉宽 FWHM=158fs@1600nm

 

AURORA-IR系列波长功率典型调谐曲线

AURORA-IR系列20H功率稳定性RMS=0.6127%@1600nm

 

客户评价

在采购镱镭的产品之前,我们选定的一个欧洲的品牌,但是受到进出口许可的限制,我们选择了镱镭飞秒,因为国产品牌来讲,他们是唯一一家有2mJ Yb飞秒激光器和中红外OPA的公司,说实话在采购的时候,我们心里是打鼓的,但是从目前的使用来看,镱镭飞秒激光器的产品质量已经非常接近我们之前使用过的进口产品,性能表现令人满意。镱镭拥有强大的研发团队,售前沟通非常顺畅,快速理解了我们的科学需求。安装过程也非常高效,且能够灵活适应我们的现场定制化安装要求。与同类进口产品相比,镱镭的货期非常快,可以提前6个月,并且没有进出口许可的困扰,极大地提升了我们的工作效率。

我们对镱镭的产品和服务质量非常满意,接下来还将考虑采购镱镭MPC模块,用于压缩脉冲宽度到<40fs,并采购多台OPA(210-16000nm)使用。

期待镱镭在未来继续保持优质的产品和服务,完全取代进口产品,我们相信在不久的将来,镱镭能够为我们提供更加完美的解决方案。

 -- 华中科技大学 刘教授