NL230-Serie Hochenergie-Q-switched-DPSS-Nd:YAG-Laser

Wählen Sie den NL231-50, wenn die Pulsenergie pro Schuss im Vordergrund steht, und den NL231-100, wenn eine höhere Ereignisrate wichtiger ist. Bei 1064 nm liefert das 50-Hz-Modell mindestens 190 mJ pro Puls, gegenüber 150 mJ bei 100 Hz; derselbe Zielkonflikt gilt auch bei 532, 355 und 266 nm. Beide Modelle bieten weiterhin eine FWHM-Pulsdauer von 3–6 ns, eine Divergenz von unter 0,8 mrad und dieselben angegebenen Stabilitätsgrenzen. Für LIBS oder Ablation mit einem hohen Schwellenwert pro Puls kann der NL231-50 der geeignetere Ausgangspunkt sein, während der NL231-100 schnelleres Sampling oder Scannen unterstützt. Kundenspezifische Versionen sind auf Anfrage mit Pulsenergien von bis zu 350 mJ bei 50 Hz oder 250 mJ bei 100 Hz erhältlich.

Die spezifizierten Ausgänge sind 1064, 532, 355 und 266 nm, sie werden jedoch nicht gleichzeitig emittiert. Die Pulsenergie hängt von der gewählten Wellenlänge und dem Modell ab und reicht von 190 bzw. 150 mJ bei 1064 nm bis zu 3 bzw. 1,2 mJ bei 266 nm. Konfigurationen mit Harmonischen sind verfügbar, darunter Optionen für temperaturstabilisierte Generatoren der zweiten und dritten Harmonischen. Ein vom Benutzer wählbarer einachsiger Ausgang kann die Strahlführung vereinfachen, wenn in einem Experiment zwischen Wellenlängen gewechselt werden muss; die angeschlossene Optik und die verwendeten Detektoren müssen jedoch für jeden konfigurierten Ausgang geeignet sein. Die benötigte Wellenlängenkombination sollte daher bereits bei der Bestellung festgelegt werden, da sich Pulsenergie, optische Beschichtungen und Maßnahmen zur Lasersicherheit je nach gewählter Konfiguration ändern.

Die NL230-Serie kombiniert FWHM-Pulse von 3–6 ns mit Pulsenergien von bis zu 190 mJ bei 1064 nm und ermöglicht damit eine kurzzeitige Energieeinbringung für die Plasmaerzeugung und die Wechselwirkung mit Materialien. Ihr Nahfeldstrahl weist einen Top Hat-Fit von über 80 % auf, während die Fernfeldverteilung als annähernd gaußförmig beschrieben wird. Die Strahldivergenz liegt unter 0,8 mrad, und die RMS-Strahlrichtungsabweichung ist auf 60 µrad oder weniger begrenzt. Die Pulsenergiestabilität liegt bei 1064 nm unter 1 % Standardabweichung und bleibt auch bei den harmonischen Wellenlängen innerhalb der angegebenen Grenzwerte. Zusammen unterstützen diese Parameter eine reproduzierbare Kopplung an die Probe, wobei die resultierende Ablationstiefe oder LIBS-Antwort zusätzlich von der Fokussierung, der Spotgröße, den Materialeigenschaften und der umgebenden Atmosphäre abhängt.

Sowohl interne als auch externe Triggerung ermöglichen einen optischen Jitter der Pulse von unter 0,5 ns Standardabweichung. Diese Timing-Leistung unterstützt die Abstimmung mit getakteten Spektrometern, Kameras, Bewegungs­systemen, Scannern, OPO-Stufen und anderer zeitabhängiger Ausrüstung. Zu den Kommunikationsoptionen gehören USB, RS232, LAN und WLAN, während REST API-Befehle die Integration über Controller mit unterschiedlichen Betriebssystemen ermöglichen. Zusätzlich ist ein Tastenfeld für die direkte lokale Steuerung verfügbar, wenn kein separater Host-Controller erforderlich ist. Systementwickler sollten dennoch Verzögerungen durch Kabel, Triggerelektronik, Detektoransprechverhalten und Software berücksichtigen, da der optische Jitterwert nur ein Element der gesamten Timing-Kette darstellt.

Die NL230-Serie ist für das Pumpen von OPO-, Ti:Sapphire- und Farbstofflasersystemen ausgelegt, bei denen Nanosekunden-Pulsenergie und Strahlkontrolle erforderlich sind. Bei 1064 nm bietet sie eine Linienbreite von unter 1 cm⁻¹, eine lineare Polarisation von über 90 %, einen typischen Strahldurchmesser von 5 mm und eine Pulsdauer von 3–6 ns. Die Top Hat-Nahfeldverteilung kann eine kontrollierte Ausleuchtung des gepumpten Mediums unterstützen, während das annähernd gaußförmige Fernfeld und eine Divergenz von unter 0,8 mrad den nachgelagerten Strahltransport erleichtern. Die Wahl zwischen 50 und 100 Hz sollte anhand der Energieschwelle des Pumpmediums, der thermischen Belastung und der benötigten Konversionsrate erfolgen. Die Pumpoptik muss zudem auf die gewählte Grundwellenlänge oder harmonische Wellenlänge abgestimmt sein, da die verfügbaren Ausgänge nicht gleichzeitig bereitgestellt werden.

Das System benötigt einen externen Chiller und wird mit einer einphasigen 100–240 V AC-, 50/60 Hz-Versorgung bei einer Leistungsaufnahme von unter 1,0 kW betrieben. Die spezifizierte Betriebsumgebung umfasst 18–30 °C, 20–80 % relative Luftfeuchtigkeit ohne Kondensation sowie Reinheit nach ISO-Klasse 9 oder besser bei ausreichender Klimatisierung des Raums. Der Laserkopf misst 251 × 290 × 167 mm bei einer Toleranz von ±3 mm und wird über ein 3 m langes Verbindungskabel angeschlossen. Netzteile sind als Desktop- und 19-Zoll-Ausführung mit Abmessungen von 449 × 390 × 140 mm beziehungsweise 483 × 390 × 140 mm verfügbar. Bei der Installationsplanung sollten ausreichend Freiraum für Laserkopf, Netzteil, externen Chiller, Kabelführung und ungehinderten Strahlzugang vorgesehen werden.

Die typische Aufwärmzeit beträgt 10 Minuten, auch wenn die Spezifikation zur Leistungsdrift über acht Stunden auf einer Aufwärmphase von 20 Minuten basiert. Das System ist für den kontinuierlichen Anschluss an das Stromnetz vorgesehen; nach einer Netzunterbrechung von mehr als einer Stunde kann vor dem Normalbetrieb eine Aufwärmzeit von mehreren Stunden erforderlich sein. Der Laser ist für den industriellen Dauerbetrieb ausgelegt, und die angegebene Schätzung für die Diodenpumpe weist auf mehr als drei Jahre wartungsfreien Einsatz bei etwa acht Betriebsstunden pro Tag hin. Eine versiegelte monolithische Kavität und ein austauschbares Austrittsfenster sollen routinemäßige Eingriffe am Laserkopf reduzieren. Anwendungen mit hohen Verfüg­barkeitsanforderungen sollten die kontinuierliche Netzversorgung, den Betrieb des Chillers und die zweijährige Garantie in den Wartungsplan einbeziehen.

Die NL230-Serie ist als Laser-System der Klasse 4 eingestuft und kann sichtbare wie auch unsichtbare Strahlung erzeugen. Je nach gewählter Konfiguration kann der optische Ausgang ultraviolette, sichtbare oder nahinfrarote Wellenlängen von 266 bis 1064 nm abdecken, sodass die Sicherheitsbewertung jede installierte Wellenlänge berücksichtigen muss. Ein elektromechanischer Shutter ist optional verfügbar, doch dieses Bauteil allein stellt noch keine vollständige Sicherheitskette für Maschine oder Labor dar. Verriegelungsarchitektur, Strahlumhausung, kontrollierter Zugang und wellenlängenspezifische Schutzausrüstung sind nicht Teil der angegebenen Systemspezifikation. Diese Maßnahmen müssen daher für die endgültige Installation durch die für Lasersicherheit und Systemintegration verantwortliche Organisation festgelegt werden.