Abstimmbare DPSS-Laser der NT250-Serie für den UV-NIR-Bereich

Der gesamte Bereich von 335–2600 nm wird durch die Kombination von drei benachbarten Ausgangsbereichen erreicht und nicht über einen einzigen Konversionszweig. Mit der Option -SH deckt die zweite Harmonische 335–669 nm ab, das OPO-Signal 670–1064 nm und der Idler 1065–2600 nm; in der Optionsbeschreibung wird die obere UV-Grenze auf 670 nm gerundet. Motorisierte Steuerung und programmierbares Scannen ermöglichen es dem System, den konfigurierten Bereich ohne manuelle Wellenlängenanpassung zu durchlaufen. In der Praxis deckt ein NT252 in der Basisausführung 670–2600 nm ab, während für Anwendungen unterhalb von 670 nm die Konfiguration -SH erforderlich ist. Filter, Detektoren und Laserschutzmaßnahmen müssen dennoch für jeden Spektralbereich passend ausgewählt werden.

Der OPO-Wert von 1100 µJ und der SH-Wert von 200 µJ sind als Referenzpunkte bei definierten Wellenlängen zu verstehen, nicht als konstanter Ausgang über den gesamten Abstimmbereich. Der OPO-Wert wird als Maximum zwischen 700 und 750 nm gemessen, während der SH-Wert bei 400 nm gemessen wird; in anderen Bereichen des Spektrums ändert sich die typische Pulsenergie. Die bei einer gewählten Wellenlänge verfügbare Energie muss daher auf die Empfindlichkeit des Detektors, die Schadensschwelle der Probe und das erforderliche Signal-Rausch-Verhältnis abgestimmt werden. Bei der Systemauslegung sollten Reserven für die wellenlängenabhängige Konversionseffizienz und Schwankungen zwischen einzelnen Geräten eingeplant werden. Bevor optische Dämpfung, Faserkopplung oder Belichtungseinstellungen festgelegt werden, empfiehlt sich eine Bestätigung der Energie bei der jeweiligen Wellenlänge.

Bei 1000 Hz liegen zwischen den Pulsen 1 ms, was schnelles Mitteln und Scannen ermöglicht, wenn sich Probe und Detektor innerhalb dieses Intervalls erholen. Die OPO-Pulsdauer beträgt 1–4 ns, wodurch sich das System für Anregung im Nanosekundenbereich, photoakustische Erzeugung und Pump-Probe-Anordnungen eignet, die keine Pikosekundenauflösung erfordern. Die Stabilität der Pump-Pulsenergie ist mit einer Standardabweichung von weniger als 2,5 % angegeben, zur zeitlichen Jitter wird jedoch keine Angabe gemacht. Vor Nutzung der vollen Rate sollte das Experiment daher im Hinblick auf thermische Akkumulation, Totzeit des Detektors und Relaxation der Probe geprüft werden. Wenn ein absolutes Trigger-Timing entscheidend ist, sollten die erforderlichen Angaben zu Jitter und Synchronisation für die gewählte Konfiguration eingeholt werden.

Bei der manuellen Wellenlängeneingabe per PC betragen die minimalen Abstimmsschritte 1 cm⁻¹ für Signal- und Idler-Ausgang sowie 2 cm⁻¹ für den SH-Ausgang. Die Steuerung über das Tastenfeld ist anders angegeben: mit Auflösungen von 0,1 nm für das Signal, 1 nm für den Idler und 0,05 nm für SH. Da Wellenzahl und Wellenlänge umgekehrt zueinander verlaufen, entspricht ein fester Schritt in cm⁻¹ nicht über das gesamte Spektrum hinweg demselben Inkrement in nm. Die PC-Steuerung ist daher vorteilhaft, wenn ein spektroskopisches Verfahren über Wellenzahlabstände definiert ist, während die Eingabe über das Tastenfeld für die direkte Auswahl einer Wellenlänge praktisch ist. Die Steuerungsmethode sollte passend zu Scanabstand, Monochromatorbandbreite und der Linienbreite von weniger als 10 cm⁻¹ gewählt werden.

Für die Installation werden ein einphasiger Anschluss mit 100–240 V AC, 50/60 Hz sowie eine Auslegung für eine Leistungsaufnahme von unter 1,5 kW benötigt. Der Laser ist luftgekühlt und für 18–27 °C, 20–80 % relative Luftfeuchtigkeit ohne Kondensation sowie eine Raumreinheit nach ISO-Klasse 9 oder besser spezifiziert. Es muss Platz für die Lasereinheit mit 456 × 1040 × 297 mm, das Netzteil mit 520 × 400 × 286 mm und die 2,5 m lange Verbindungsleitung vorgesehen werden. Rund um das luftgekühlte Gerät sind Lüftungsabstände einzuplanen; die angegebenen Abmessungen sollten nicht als vollständiger Installationsraum betrachtet werden. Das System sollte dauerhaft mit dem Stromnetz verbunden bleiben; eine Unterbrechung von mehr als einer Stunde kann vor dem Betrieb mehrere Stunden Aufwärmzeit erforderlich machen. Diese Anforderungen sollten in die Planung von Strom­versorgung, Thermik und Inbetriebnahme im Labor einfließen.

Die Auswahl der Optionen sollte mit dem benötigten Spektralbereich und der Art der Strahlführung beginnen. Die Option -SH erweitert den Abstimmbereich in den UV- und sichtbaren Bereich, -H stellt einen separaten 1064-nm-Ausgang bereit und -2H einen separaten 532-nm-Ausgang; das dokumentierte Codebeispiel NT252-SH-2H kombiniert die UV-Erweiterung mit dem 532-nm-Port. Die Option -FC bietet fasergekoppelten Ausgang von 350 bis 2000 nm, während -ATTN eine Dämpfung über 335–2600 nm ergänzt. Diese Bereiche bedeuten, dass die Faserkopplung nicht den gesamten Idler-Bereich bis 2600 nm abdeckt. Vor der Bestellung sollte geprüft werden, ob die benötigten Ausgangsports, Faserkopplung und Dämpfung in derselben Ausführung kombiniert werden können und ob alle Ausgänge gleichzeitig benötigt werden.

Der Freistrahlausgang hat einen typischen Strahldurchmesser von 3 × 6 mm, gemessen auf dem 1/e²-Niveau, wobei der Wert mit der Pump-Pulsenergie variieren kann. Signal- und SH-Ausgänge sind horizontal polarisiert, während der Idler vertikal polarisiert ist; nachgeschaltete Optiken müssen daher für den aktiven Wellenlängenbereich passend ausgewählt und ausgerichtet werden. USB-, RS232-, LAN- und WLAN-Schnittstellen unterstützen die Integration in Steuerungs­systeme, während der PC-Betrieb über mitgelieferte LabVIEW-Treiber möglich ist. Das System ist als Laserprodukt der Klasse IV eingestuft und erfordert einen gekapselten oder kontrollierten Strahlengang, Verriegelungen, für die Wellenlänge geeignete Schutzbrillen und den sicheren Umgang mit spiegelnden Reflexionen. Bei der Integration sollten Strahlgeometrie, Polarisation, Fernsteuerung und Lasersicherheit daher als eine gemeinsame Konstruktionsaufgabe betrachtet werden und nicht als getrennte Installationsdetails.