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共线光学参量放大器

TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器
  • 189 nm – 20 μm 可调波长
  • 高达 6 mJ 的泵浦能量
  • > 25% 转换效率
  • 闲频光 CEP 稳定功能
  • 全新的泵浦通道，以增强和频产生效果
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TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器

TOPAS-PRIME 是一款专为钛蓝宝石激光器设计的共线式飞秒光学参量放大器（OPA）。

  • TOPAS-PRIME 可接受的泵浦脉冲能量高达 3.5 mJ（脉宽 20–70 fs），或高达 4 mJ（脉宽 70–200 fs）。
  • TOPAS-PRIME-PLUS 支持更高的泵浦脉冲能量，最高可达 6 mJ（脉宽 70–200 fs）。

两款型号均提供波长扩展选项，可调范围为 189 nm 至 20 μm。

超快 (20–70 fs)
规格说明

TOPAS-PRIME 和 TOPAS-PRIME-PLUS 的输出特性是根据以下泵浦激光器的参数给出的：

  • 波长: 800 nm
  • 脉冲能量: 1 mJ
  • 重复频率: 1 kHz
  • 脉宽: 30 – 40 fs
  • 高斯光束泵浦

Note 1: 泵浦脉宽和波长影响规格。如果波长或脉宽与上述值不同，请联系sales@lightcon.com。

Note 2: TOPAS-PRIME 输出能量可在 1 – 5 mJ 范围内线性增加，但设备需针对特定泵浦能量进行安装和优化（如果泵浦能量变化超过安装值的 ±10％，设备必须重新优化以获得最佳性能）。

泵浦激光器的要求
型号TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME‑PLUS
输入波长770 – 830 nm770 – 830 nm
输入波长770 – 830 nm
脉宽 (FWHM)20 – 70 fs20 – 70 fs
脉宽 (FWHM)20 – 70 fs
泵浦单脉冲能量0.15 – 3.5 mJ0.15 – 5 mJ
重复频率< 25 kHz 1)< 25 kHz 1)
重复频率< 25 kHz 1)
最高泵浦功率25 W 2)25 W 2)
最高泵浦功率25 W 2)
偏振水平水平
偏振水平
光谱带宽< 1.2 × 倍转换极限< 1.2 × 倍转换极限
光谱带宽< 1.2 × 倍转换极限
单脉冲能量稳定性< 1 % RMS 3)< 1 % RMS 3)
单脉冲能量稳定性< 1 % RMS 3)
脉宽的稳定性< 1 % 脉间 4)< 1 % 脉间 4)
脉宽的稳定性< 1 % 脉间 4)
脉冲前沿倾斜< 10% 的脉冲宽度< 10% 的脉冲宽度
脉冲前沿倾斜< 10% 的脉冲宽度
脉冲对比度< 1 : 20< 1 : 20
脉冲对比度< 1 : 20
光束质量, M2< 1.3 5)< 1.3 5)
光束质量, M2< 1.3 5)
光束像散< 0.15 6)< 0.15 6)
光束像散< 0.15 6)
输入光束空间轮廓高斯 – 超高斯高斯 – 超高斯
输入光束空间轮廓高斯 – 超高斯
强度调制< 15%, 无热点 7)< 15%, 无热点 7)
强度调制< 15%, 无热点 7)
光束指向稳定性< 10 μrad 8)< 10 μrad 8)
光束指向稳定性< 10 μrad 8)
光束发散角< 1.2 × 倍衍射极限< 1.2 × 倍衍射极限
光束发散角< 1.2 × 倍衍射极限
光束高度（距光学平台）125 – 185 mm125 – 185 mm
光束高度（距光学平台）125 – 185 mm
光斑直径, 1/e2< 11 mm 9)< 11 mm 9)
光斑直径, 1/e2< 11 mm 9)
型号TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME‑PLUS
  1. DFG1（NDFG1）选项的最大重复率为1 kHz。
  2. 如需更高泵浦功率选项，请联系sales@lightcon.com。
  3. 平均脉冲能量归一化的均方根，NRMSD。
  4. 平均脉宽归一化的均方根，NRMSD。
  5. M2 规格适用于高斯光束。
  6. 归一化像散 – 光腰位置的差值除以瑞利长度。
  7. 归一化为高斯或超高斯拟合，NRMSD。
  8. NRMSD，全角。
  9. 可选购外置望远镜，光束尺寸为 11 – 28 mm。
输出
型号TOPAS-PRIMETOPAS-PRIME-PLUS
可调范围1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)		1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)
可调范围1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)
最高转换效率
(信号光+闲频光)		> 25%> 25%
最高转换效率
(信号光+闲频光)		> 25%
脉宽(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1160 – 1550 nm
< 2 × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1550 – 2600 nm		(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1160 – 1550 nm
< 2 × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1550 – 2600 nm
脉宽(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1160 – 1550 nm
< 2 × 倍泵浦脉冲宽度 @ 1550 – 2600 nm
时间带宽积< 1< 1
时间带宽积< 1
偏振垂直 (信号光)
水平 (闲频光)		垂直 (信号光)
水平 (闲频光)
偏振垂直 (信号光)
水平 (闲频光)
单脉冲能量稳定性< 3% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm< 3% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm
单脉冲能量稳定性< 3% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm
型号TOPAS-PRIMETOPAS-PRIME-PLUS
  1. 平均脉冲能量归一化的均方根，NRMSD。
VIS–UV–DUV 扩展 (189 – 1160 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
计算机控制水平完全自动化手动更改波长分离器手动更改波长分离器
计算机控制水平完全自动化手动更改波长分离器
最大波长范围240 – 1160 nm189 – 1160 nm240 – 1160 nm
外壳整体外壳整体外壳无共用外壳
外壳整体外壳无共用外壳
输出端口数单一输出端口4 1)4 1)
输出端口数单一输出端口4 1)
可用产品系列TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME 2) 和 TOPAS‑PRIME‑PLUS 3)TOPAS‑PRIME
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. 输出端口取决于波长。
  2. 特殊的 NIRUVIS-DUV 外壳，允许 DUV 扩展至 189 nm。
  3. 特殊的 NIRUVIS-DUV-HE 外壳，允许 DUV 扩展至 189 nm。
VIS 扩展 (475 – 1160 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
SHI (800 – 1160 nm)
可调范围800 – 1160 nm800 – 1160 nm800 – 1160 nm
可调范围800 – 1160 nm
最高转换效率> 2% 1)> 2% 1)> 1.5%
最高转换效率> 2% 1)> 1.5%
脉宽(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度
脉宽(1 – 1.5) × 倍泵浦脉冲宽度
偏振垂直垂直垂直
偏振垂直
SHS (580 – 800 nm)
SFI (533 – 600 nm)
SFS (475 – 533 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 1.2%。
  2. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 2.5%。
  3. NIRUVIS‑DUV 垂直。
  4. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 3%。
UV 扩展 (240 – 480 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
FHI (400 – 480 nm)
可调范围400 – 480 nm400 – 480 nm400 – 480 nm
可调范围400 – 480 nm
最高转换效率> 0.4% 1)> 0.4% 1)> 0.25%
最高转换效率> 0.4% 1)> 0.25%
脉宽(1.2 – 2) × 倍泵浦脉冲宽度(1.2 – 2) × 倍泵浦脉冲宽度(1.2 – 2) × 倍泵浦脉冲宽度
脉宽(1.2 – 2) × 倍泵浦脉冲宽度
偏振水平水平水平
偏振水平
FHS (290 – 400 nm)
SFI二次谐波 (266 – 295 nm)
SFS二次谐波 (240 – 266 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 0.25%。
  2. NIRUVIS‑DUV 水平。
  3. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 0.2%。
DUV 扩展 (189 – 240 nm)
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
泵浦 + FHS泵浦 + SFI二次谐波泵浦 + SFS二次谐波
可调范围215 – 240 nm200 – 215 nm189 – 200 nm
最高转换效率> 0.1% 1)无无
最高转换效率> 0.1% 1)无
偏振垂直垂直垂直
偏振垂直
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
  1. 假设将泵浦脉冲能量的15%分配至深紫外（DUV）通道，另外15%分配至全新泵浦通道。
DFG 扩展 (2600 – 15000 nm)
扩展DFG1 / NDFG1W 1)NDFG1K 2)DFG2 / NDFG2
可调范围2.6 – 9 μm2.6 – 4.5 μm4 – 15 μm
最高转换效率> 0.2%> 0.4%> 0.2%
脉宽< 3 × 倍泵浦脉冲宽度< 3 × 倍泵浦脉冲宽度无
脉宽< 3 × 倍泵浦脉冲宽度无
偏振水平水平水平
偏振水平
扩展DFG1 / NDFG1W 1)NDFG1K 2)DFG2 / NDFG2
  1. 最大泵浦重复频率 – 1 kHz。晶体寿命为 1000 – 2000 小时。
  2. 不适用于共线 DFG。
快速 (70–200 fs)
规格说明

TOPAS-PRIME 和 TOPAS-PRIME-PLUS 的输出特性是根据以下泵浦激光器的参数给出的：

  • 波长: 800 nm
  • 脉冲能量: 1 mJ
  • 重复频率: 1 kHz
  • 脉宽: 100 – 150 fs
  • 高斯光束泵浦

Note 1: 泵浦脉宽和波长影响规格。如果波长或脉宽与上述值不同，请联系sales@lightcon.com。

Note 2: TOPAS-PRIME 输出能量可在 1 – 6 mJ 范围内线性增加，但设备需针对特定泵浦能量进行安装和优化（如果泵浦能量变化超过安装值的 ±10％，设备必须重新优化以获得最佳性能）。

泵浦激光器的要求
型号TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME‑PLUS
输入波长 770 – 830 nm770 – 830 nm
输入波长 770 – 830 nm
泵浦脉宽（FWHM）70 – 200 fs70 – 200 fs
泵浦脉宽（FWHM）70 – 200 fs
泵浦单脉冲能量0.15 – 4 mJ0.15 – 6 mJ
重复频率< 25 kHz 1)< 25 kHz 1)
重复频率< 25 kHz 1)
最高泵浦功率25 W 2)25 W 2)
最高泵浦功率25 W 2)
偏振水平水平
偏振水平
光谱带宽< 1.2 × 倍转换极限< 1.2 × 倍转换极限
光谱带宽< 1.2 × 倍转换极限
单脉冲能量稳定性< 1 % RMS 3)< 1 % RMS 3)
单脉冲能量稳定性< 1 % RMS 3)
脉宽的稳定性< 1 % 脉间 4)< 1 % 脉间 4)
脉宽的稳定性< 1 % 脉间 4)
脉冲前沿倾斜< 10% 的脉冲宽度< 10% 的脉冲宽度
脉冲前沿倾斜< 10% 的脉冲宽度
脉冲对比度< 1 : 20< 1 : 20
脉冲对比度< 1 : 20
光束质量, M2< 1.3 5)< 1.3 5)
光束质量, M2< 1.3 5)
光束像散< 0.15 6)< 0.15 6)
光束像散< 0.15 6)
输入光束空间轮廓高斯 – 超高斯高斯 – 超高斯
输入光束空间轮廓高斯 – 超高斯
强度调制< 15%, 无热点  7)< 15%, 无热点  7)
强度调制< 15%, 无热点  7)
光束指向稳定性< 10 μrad 8)< 10 μrad 8)
光束指向稳定性< 10 μrad 8)
光束发散角< 1.2 × 倍衍射极限< 1.2 × 倍衍射极限
光束发散角< 1.2 × 倍衍射极限
光束高度（距光学平台）125 – 185 mm125 – 185 mm
光束高度（距光学平台）125 – 185 mm
光斑直径, 1/e2< 11 mm 9)< 11 mm 9)
光斑直径, 1/e2< 11 mm 9)
型号TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME‑PLUS
  1. DFG1（NDFG1）选项的最大重复率为1 kHz。
  2. 如需更高泵浦功率选项，请联系sales@lightcon.com。
  3. 平均脉冲能量归一化的均方根，NRMSD。
  4. 平均脉宽归一化的均方根，NRMSD。
  5. M2 规格适用于高斯光束。
  6. 归一化像散 – 光腰位置的差值除以瑞利长度。
  7. 归一化为高斯或超高斯拟合，NRMSD。
  8. NRMSD，全角。
  9. 可选购外置望远镜，光束尺寸为 11 – 28 mm。
输出
型号TOPAS-PRIMETOPAS-PRIME-PLUS
可调范围1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)		1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)
可调范围1160 – 1600 nm (信号光)
1600 – 2600 nm (闲频光)
最高转换效率
(信号光+闲频光)		> 25%> 25%
最高转换效率
(信号光+闲频光)		> 25%
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
时间带宽积< 1< 1
时间带宽积< 1
偏振垂直 (信号光)
水平 (闲频光)		垂直 (信号光)
水平 (闲频光)
偏振垂直 (信号光)
水平 (闲频光)
单脉冲能量稳定性< 2% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm< 2% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm
单脉冲能量稳定性< 2% RMS 1) @ 1160 – 1550 nm
型号TOPAS-PRIMETOPAS-PRIME-PLUS
  1. 平均脉冲能量归一化的均方根，NRMSD。
VIS–UV–DUV 扩展 (189 – 1160 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
计算机控制水平完全自动化手动更改波长分离器手动更改波长分离器
计算机控制水平完全自动化手动更改波长分离器
最大波长范围240 – 1160 nm189 – 1160 nm240 – 1160 nm
外壳整体外壳整体外壳无共用外壳
外壳整体外壳无共用外壳
输出端口数单一输出端口4 1)4 1)
输出端口数单一输出端口4 1)
可用产品系列TOPAS‑PRIMETOPAS‑PRIME 2) 和 TOPAS‑PRIME‑PLUS 3)TOPAS‑PRIME
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. 输出端口取决于波长。
  2. 特殊的 NIRUVIS-DUV 外壳，允许 DUV 扩展至 189 nm。
  3. 特殊的 NIRUVIS-DUV-HE 外壳，允许 DUV 扩展至 189 nm。
VIS 扩展 (475 – 1160 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
SHI (800 – 1160 nm)
可调范围800 – 1160 nm800 – 1160 nm800 – 1160 nm
可调范围800 – 1160 nm
最高转换效率> 5% 1)> 5% 1)> 1.5%
最高转换效率> 5% 1)> 1.5%
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
偏振垂直垂直垂直
偏振垂直
SHS (580 – 800 nm)
SFI (533 – 600 nm)
SFS (475 – 533 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 2.5%。
  2. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 6.5%。
  3. NIRUVIS‑DUV 垂直。
  4. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 4%。
  5. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 5.5%。
UV 扩展 (240 – 480 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
FHI (400 – 480 nm)
可调范围400 – 480 nm400 – 480 nm400 – 480 nm
可调范围400 – 480 nm
最高转换效率> 1.5% 1)> 1.5% 1)> 0.6%
最高转换效率> 1.5% 1)> 0.6%
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
脉宽(0.7 – 1) × 倍泵浦脉冲宽度
偏振水平水平水平
偏振水平
FHS (290 – 400 nm)
SFI二次谐波 (266 – 295 nm)
SFS二次谐波 (240 – 266 nm)
扩展自动化 NIRUVIS标准 NIRUVIS单独混合器级
  1. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 0.6%。
  2. NIRUVIS‑DUV 水平。
  3. NIRUVIS‑DUV 情况下，由于额外的泵浦能量进入 DUV 选件，峰值时大于 0.5%。
DUV 扩展 (189 – 240 nm)
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
泵浦 + FHS泵浦 + SFI二次谐波泵浦 + SFS二次谐波
可调范围215 – 240 nm200 – 215 nm189 – 200 nm
最高转换效率> 0.3% 1)无无
最高转换效率> 0.3% 1)无
偏振垂直垂直垂直
偏振垂直
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HENIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
扩展NIRUVIS‑DUV / NIRUVIS-DUV-HE
  1. 假设将泵浦脉冲能量的15%分配至深紫外（DUV）通道，另外15%分配至全新泵浦通道。
DFG 扩展 (2600 – 20000 nm)
扩展DFG1 / NDFG1W 1)NDFG1K 2)DFG2 / NDFG2
可调范围2.6 – 11 μm2.6 – 4.9 μm4 – 20 μm
最高转换效率> 0.8%> 1%> 0.6%
脉宽 < 2 × 倍泵浦脉冲宽度 < 2 × 倍泵浦脉冲宽度无
脉宽 < 2 × 倍泵浦脉冲宽度无
偏振水平水平水平
偏振水平
扩展DFG1 / NDFG1W 1)NDFG1K 2)DFG2 / NDFG2
  1. 最大泵浦重复频率 – 1 kHz。晶体寿命为 1000 – 2000 小时。
  2. 不适用于共线 DFG。
性能
典型光谱
一组典型的 TOPAS-PRIME 信号光光谱

一组典型的 TOPAS-PRIME 信号光光谱

一组典型的 TOPAS-PRIME SHS 光谱

一组典型的 TOPAS-PRIME SHS 光谱

调谐曲线
TOPAS-PRIME 调谐曲线

TOPAS-PRIME 调谐曲线

泵浦光： 1 mJ, 100 fs, 800 nm

闲频光 CEP 稳定系统

TOPAS 的闲频光（1600–2600 nm）由于三波相互作用过程而实现被动载波包络相位（CEP）锁定。不过，受泵浦光束指向波动或环境条件变化的影响，可能会出现缓慢的 CEP 漂移。这种漂移可通过采用 f-2f 干涉仪结合反馈环路来补偿，该环路能控制 TOPAS-PRIME 和 TOPAS-PRIME-HE 功率放大级中种子光与泵浦光之间的时间延迟。

闲频光超过 14 分钟的 CEP 稳定性

闲频光超过 14 分钟的 CEP 稳定性

没有漂移补偿

闲频光超过 14 分钟的 CEP 稳定性

闲频光超过 14 分钟的 CEP 稳定性

带慢环漂移补偿

轮廓图
TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器

TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器

TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器

TOPAS-PRIME 共线光学参量放大器 (后视图）

TOPAS-PRIME 轮廓图

TOPAS-PRIME 轮廓图

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Hydrogen Bond Exchange and Ca2+Binding of AqueousN-Methylacetamide Revealed by 2DIR Spectroscopy
O. M. Cracchiolo, D. K. Geremia, S. A. Corcelli, and A. L. Serrano
The Journal of Physical Chemistry B • 2020
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