Lasers à fibre picoseconde

Le choix dépend du temps d’interaction requis, de l’énergie d’impulsion et de la cadence des impulsions. Les modèles FL-PS et seed délivrent des impulsions inférieures à 10 ps à une fréquence de répétition fixe choisie entre 20–50 ou 20–60 MHz, ce qui les rend adaptés lorsque la courte durée d’impulsion et un nombre élevé d’impulsions sont au cœur du procédé. Les modèles FL-Pico fournissent des impulsions de 50–900 ps à 266 nm et de 100–900 ps pour la plupart des autres longueurs d’onde, avec des fréquences de répétition de 100 kHz à 20 MHz. Cette plage d’impulsions plus longue offre davantage de liberté pour équilibrer l’énergie d’impulsion, le débit et la stabilité du procédé. Avant de choisir une famille, les ingénieurs doivent définir la charge thermique acceptable et l’énergie d’impulsion requise, plutôt que de se baser uniquement sur la puissance moyenne.

Le choix de la longueur d’onde doit d’abord s’appuyer sur les caractéristiques d’absorption du matériau ou de l’échantillon cible, puis sur la réponse du détecteur et la compatibilité des composants optiques. Les variantes 266, 343 et 355 nm couvrent les applications ultraviolettes, tandis que les modèles 515–540 nm fournissent une émission verte visible pour l’imagerie, la TCSPC et certaines opérations de traitement. Le modèle 775 nm répond aux besoins dans le proche infrarouge, et le groupe 1030–1080 nm offre des puissances de sortie allant jusqu’à 5 W pour le LiDAR et le traitement de précision. Une option 1550 nm est disponible lorsque cette bande de détection ou cette architecture système est requise. L’ensemble du trajet optique, y compris les revêtements, l’acheminement du faisceau et les mesures de sécurité, doit être spécifié pour la longueur d’onde choisie.

La puissance moyenne seule ne définit pas l’intensité de l’interaction de chaque impulsion avec la pièce ou l’échantillon. L’énergie d’impulsion se calcule en divisant la puissance moyenne par la fréquence de répétition, tandis que la puissance de crête approximative s’obtient en divisant l’énergie d’impulsion par la durée d’impulsion. Des fréquences de répétition plus faibles peuvent donc fournir davantage d’énergie par impulsion à puissance moyenne égale, mais la puissance disponible peut varier selon la fréquence et la classe de puissance de crête. Plusieurs variantes ultraviolettes et visibles définissent la puissance de sortie à une fréquence de mesure donnée, par exemple 1 ou 5 MHz. Les essais de procédé doivent donc utiliser ensemble la fréquence de répétition, la durée d’impulsion et la puissance prévues, plutôt que de les considérer comme des valeurs maximales indépendantes.

Certaines configurations 1030, 1064 et 1550 nm utilisent une connexion fibre FC/APC avec une fibre standard de 1 m, tandis qu’une sortie collimatée peut être spécifiée pour une intégration en espace libre. Un faisceau collimaté de 4 ±1 mm est disponible sur certains modèles FL-Pico proche infrarouge, et des gaines de fibre en PVC ou métalliques en option peuvent être choisies lorsqu’elles sont proposées. Les configurations ultraviolettes et visibles converties utilisent des sections harmoniques séparées et spécifient généralement des hauteurs de faisceau de 30 ou 40 mm. Les limites de qualité de faisceau vont de M² <1,1 à <2 selon la longueur d’onde et la classe de puissance. La polarisation doit également être définie, car les modèles proche infrarouge peuvent être aléatoires ou >15 dB, tandis que les longueurs d’onde converties utilisent normalement une sortie horizontale >15 dB, avec polarisation verticale disponible sur certaines variantes.

Planifiez l’intégration thermique et électrique en fonction de la longueur d’onde et de la classe de puissance choisies. La plupart des variantes fonctionnent entre 15 et 35 °C et utilisent un refroidissement par air, tandis qu’un refroidissement par eau est disponible dans la gamme élargie ; le boîtier doit donc prévoir un flux d’air suffisant ou le dispositif de refroidissement liquide spécifié. La plupart des configurations utilisent du 12 V DC à 11,5 A, le FL-1070-Pico est spécifié pour 24 V DC, et de nombreux modèles peuvent être associés à une alimentation optionnelle 100–240 V AC. Le temps de préchauffage est inférieur à 15 minutes ; les contrôles de performance doivent donc être effectués après stabilisation thermique. En pratique, prévoyez une marge côté alimentation électrique, gérez la chaleur dissipée et confirmez l’interface de refroidissement exacte avant de finaliser l’armoire de l’équipement.

La stabilité de puissance doit être définie comme un paramètre de configuration garanti, et non déduite uniquement de la famille de modèles. Les limites RMS disponibles vont de moins de 0,5 % à moins de 5 %, le niveau atteignable dépendant de la longueur d’onde, du niveau de puissance et de la configuration du laser. La stabilité est généralement spécifiée sur quatre heures, de nombreuses variantes s’appuyant sur une condition ambiante de ±3 °C. Le contrôle de l’environnement, le temps de chauffe et l’isolation mécanique sont donc essentiels pour obtenir des résultats reproductibles après l’installation. Les ingénieurs doivent indiquer dans le cahier des charges d’achat le niveau de stabilité requis, la durée de mesure, la puissance de fonctionnement et les limites de température ambiante, afin que la configuration fournie puisse être évaluée au regard des conditions réelles de l’application.

Définissez la longueur d’onde, la puissance moyenne, la durée d’impulsion, le taux de répétition, l’interface de sortie et la polarisation avant de sélectionner une référence finale. Les modèles FL-PS utilisent normalement un taux de répétition fixe dans la plage en MHz indiquée, avec une précision typique de ±1 MHz, tandis que les modèles FL-Pico peuvent prendre en charge un fonctionnement fixe ou variable selon la version. Certains modèles PS et seed peuvent être configurés pour des impulsions de 5 à 30 ps, et le modèle Pico 266 nm peut être fourni en dessous de 50 ps en option personnalisée. La longueur de fibre, la gaine de fibre, la sortie collimatée, la polarisation verticale et les interfaces de commande sont également configurables sur certains modèles. Documenter l’ensemble du point de fonctionnement évite qu’un laser apparemment compatible ne soit livré avec une fréquence, un format de faisceau ou une configuration de commande inadaptés.