NT270-Serie abstimmbare DPSS-Laser für den NIR-MIR-Bereich

Der Standard-Abstimmbereich des NT270 beträgt 2500–4475 nm und entspricht ungefähr 4000–2235 cm⁻¹. Bei manueller Wellenlängeneingabe über einen PC beträgt die minimale Abstimm-Schrittweite 1 cm⁻¹; über das Tastenfeld liegt die angegebene Abstimmauflösung bei 1 nm. Motorisierte Abstimmung und automatische Scans ermöglichen den Ablauf einer Sequenz ohne physische Nachjustierung des OPO. Für die Spektroskopie sollte das Zielabsorptionsband daher sowohl mit dem Wellenlängenbereich als auch mit der erforderlichen spektralen Schrittweite abgeglichen werden. Eine kunden­spezifische Infrarot-Konfiguration bis 12 µm kann besprochen werden, die genauen Ausgangsparameter sollten jedoch für die vorgesehene Wellenlänge bestätigt werden.

Bei 3000 nm beträgt der Idler-Ausgang des NT277 typischerweise 80 µJ pro Puls, bei einer Pulsdauer von 5–7 ns und einer Wiederholrate von 1000 Hz. Eine einfache Berechnung ergibt an diesem Referenzpunkt eine nominelle mittlere optische Leistung von 80 mW und eine Pulsleistung von etwa 11–16 kW, wenn die Energie durch die angegebene Dauer geteilt wird. Diese berechneten Werte berücksichtigen weder Effekte der Pulsform noch Verluste in der nachgeschalteten Optik. Die Ausgangsenergie verändert sich über den Abstimmbereich, daher sollten 80 µJ nicht als allgemeingültiger Wert für jede Wellenlänge verwendet werden. Detektorbereich, Probenbelastung und Dämpfung sollten anhand der erforderlichen Betriebswellenlänge und mit einer geeigneten technischen Reserve ausgelegt werden.

Im Standardbetrieb liegt die Linienbreite unter 10 cm⁻¹. Optional ist eine Konfiguration mit höherer Energie verfügbar, die im Bereich 2500–4475 nm eine Linienbreite von 10–150 cm⁻¹ bietet; der Modus mit schmaler Linienbreite kann mit dieser Option nicht genutzt werden. Die Auswahl ist daher ein direkter Zielkonflikt zwischen spektraler Selektivität und der Konfiguration mit höherer Energie. Messungen, bei denen eng benachbarte Absorptionsmerkmale getrennt werden sollen, profitieren in der Regel vom schmaleren Modus, während für Experimente mit Fokus auf Pulsenergie die Alternative besser geeignet sein kann. Die Pulsenergie bei jeder Zielwellenlänge sollte während der Konfiguration bestätigt werden, da dieser Zielkonflikt von der Wellenlänge abhängt und nicht durch einen universellen Einzelwert beschrieben werden kann.

Der OPO-Idler ist vertikal polarisiert und hat bei der Wellenlänge, auf die sich die Pulsenergiespezifikation bei 3000 nm bezieht, typischerweise einen Strahldurchmesser von 4 mm. Der Strahldurchmesser ist auf dem 1/e²-Niveau definiert und variiert mit der Wellenlänge. Daher sollten Blenden und Fokussieroptiken nicht allein auf einen festen Wert von 4 mm ausgelegt werden. Der 1064-nm-Pumpausgang ist über einen separaten Port verfügbar und bietet typischerweise eine Pulsenergie von 1,9 mJ, eine Pulsdauer von unter 10 ns sowie einen Gauß-Fit von über 90 %. Die Stabilität der Pump-Pulsenergie liegt bei einer Standardabweichung von unter 0,5 %. Für beide Strahlengänge sind wellenlängengeeignete Optiken, Dämpfung, Detektion sowie Laserschutzmaßnahmen der Klasse IV erforderlich.

Die motorisierte Abstimmung kann über das lokale Tastenfeld oder einen PC gesteuert werden; automatische Wellenlängenscans werden ebenfalls unterstützt. Zu den verfügbaren Schnittstellen gehören USB, RS-232, LAN und WLAN, wobei die tatsächlich verfügbare Schnittstelle und das Protokoll von der gewählten Konfiguration abhängen. Bei der Eingabe über den PC beträgt die kleinste Abstimmstufe 1 cm⁻¹, während das Tastenfeld mit einer Auflösung von 1 nm arbeitet. Der gewählte Steuerweg beeinflusst daher, wie ein Scan programmiert wird. Mitgelieferte PC-Treiber unterstützen die Softwareintegration. Legen Sie vor der Bestellung die benötigte Schnittstelle, die Befehlsmethode, die Scansequenz und die Synchronisation mit Detektoren oder Erfassungshardware fest, die mit der Pulsrate von 1 kHz arbeiten.

Der NT277 ist luftgekühlt und benötigt keinen Wasserkreislauf. Er ist für Raumtemperaturen von 18–27 °C, eine relative Luftfeuchtigkeit von 20–80 % ohne Kondensation sowie eine Raumreinheit von mindestens ISO-Klasse 9 ausgelegt. Die elektrische Versorgung erfolgt mit 100–240 V AC, einphasig, 50/60 Hz, bei einer Leistungsaufnahme von unter 0,5 kW. Die Lasereinheit misst 305 × 701 × 270 mm, das Netzteil 449 × 376 × 140 mm, und das Verbindungskabel ist 2,5 m lang. Bei der Installationsplanung sollten Luftstrom, Kabelführung und Servicezugang rund um beide Einheiten berücksichtigt werden.

Das System sollte dauerhaft mit dem Stromnetz verbunden bleiben. Ist die Netzstrom­versorgung länger als eine Stunde nicht verfügbar, ist vor der Inbetriebnahme des Lasers eine Aufwärmzeit von mehreren Stunden erforderlich. Das wirkt sich auf die Betriebsplanung aus, da nach einem längeren Stromausfall nicht sofort mit Messungen begonnen werden kann. Labore mit hohen Verfüg­barkeitsanforderungen sollten die Aufwärmzeit in ihre Betriebsabläufe einbeziehen und festlegen, wie geplante Abschaltungen gehandhabt werden. Jede Notstrom­versorgung muss auf den angegebenen Eingangsspannungsbereich und die Leistungsaufnahme ausgelegt sein und mit den standortspezifischen Anforderungen an Lasersicherheit und Elektrik abgeglichen werden.

Die NT270-Serie ist für s-SNOM, Einzlmolekül-Schwingungsspektroskopie, Infrarotspektroskopie und Gasspektroskopie vorgesehen. Ihr Standard-Wellenlängenbereich entspricht ungefähr 2235–4000 cm⁻¹. Daher sollte im ersten Schritt geprüft werden, ob das relevante molekulare oder materialbezogene Merkmal innerhalb dieses Bereichs liegt. Anschließend sind die erforderliche Linienbreite, die Pulsenergie bei der exakten Wellenlänge, die Detektorantwort sowie die Kompatibilität von Beschichtungen, Fenstern und Fasern mit dem Infrarotband zu prüfen. Für scannende Messungen können die Wiederholrate von 1 kHz und die motorisierte Abstimmung eine automatisierte Datenerfassung unterstützen. Die Gesamtleistung des Systems hängt jedoch weiterhin von der Fokussieroptik, der Probenwechselwirkung, der Detektionsbandbreite und der zeitlichen Integration ab.