超短パルスレーザーが98万円 (LDなしは88万円)

超短パルスレーザー(フェムト秒レーザー・ピコ秒レーザー)は完成品を購入すると数百万円から1千万円しますが、このモード同期Ybファイバーレーザーキットを用いれば98万円 (税抜き) でフェムト秒レーザー及びピコ秒レーザーを構築することができます。

マニュアルを見ながらプラモデル感覚で組み立てることができるため、レーザー光源の開発ノウハウを簡単に習得することができます。

カタログ(PDF)はこちら

完全製品もお安く取り扱っておりますのでご相談ください。

::超短パルスレーザーの解説
::ファイバーレーザーの解説

目次

構成と仕様

構成

モード同期Ybファイバーレーザーキットには下記が含まれております。

  • 光学部品一式
  • 半導体レーザー(LD)(※LDなしにすることもできます)
  • 簡易組み立てマニュアル

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本キットは、モード同期(モードロック)法として非線形偏波回転を採用しています。実績のある素子を選出し、レーザービームが各種光学素子を通るように、光学部品の高さ(光軸)は調整されております。早ければ納品後、数時間でモード同期を掛けることができます。

::非線形偏波回転の解説

スクリーンショット 2016-01-08 15.57.00

モード同期Ybファイバーレーザーキットの構成

モード同期Ybファイバーレーザーキットの動画

モードロックの縦モード

モード同期時の縦モードの様子(繰り返し周波数 40 MHz)

仕様例1

ソリトンパルスモード同期の場合最下に記載)
パルス幅:670 fs
中心波長:1040 nm
スペクトル幅:8.0 nm
平均出力:10 mW
繰返し周波数:40 MHz
エネルギー:0.25 nJ
ピーク強度:370 W


spec

ソリトンパルスモード同期時の自己相関波形及びスペクトルの例



仕様例2

ストレッチパルスモード同期の場合(最下に記載)
パルス幅 : 1 ps (※外部にて1.0 um帯透過型パルスコンプレッサーキットを用いた場合:62 fs)
中心波長 : 1035 nm
スペクトル幅 :  55 nm
平均出力 :  100 mW
繰返し周波数 : 45 MHz
エネルギー:2.2 nJ
ピーク強度:2.2 kW(パルス圧縮後32 kW)


ストレッチパルス波形

ストレッチパルスモード同期時の自己相関波形及びスペクトルの例



仕様例3

パルス幅 : サブps
中心波長 : 1055 nm(1030 ~ 1060 nm可変)
スペクトル幅 : 25 nm
平均出力 : 50 mW
繰返し周波数 : 40 MHz
エネルギー:1.2 nJ
ピーク強度:数 kW


波長可変モードロック

波長可変の様子(※波長可変用スリットセットが必要)


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アプリケーション例

本キットと同様の構成のモード同期ファイバーレーザーが使用されている論文をご紹介いたします。お客様によっては本実験キットをレーザー顕微鏡用やOCT用、加工用やTHz用のレーザー光源としてカスタムされているケースもございます。本キットを用いた研究結果が世界トップレベルの論文誌であるNature Photonicsに掲載されております。

  1. “High-speed molecular spectral imaging of tissue with stimulated Raman scattering “, Nature Photonics 6, 845–851 (2012). 本キットを用いています。
  2. “Stimulated Raman hyperspectral imaging based on spectral filtering of broadband fiber laser pulses”, Optics Letters, Vol. 37, Issue 3, pp. 431-433 (2012).
  3. “Subharmonic Synchronization of Picosecond Yb Fiber Laser to Picosecond Ti:Sapphire Laser for Stimulated Raman Scattering Microscopy”, Jpn. J. Appl. Phys. 51 022702 (2012).
  4. “Stimulated Raman scattering microscope with shot noise limited sensitivity using subharmonically synchronized laser pulses”, Optics Express, Vol. 18, Issue 13, pp. 13708-13719 (2010).
  5. “Quasi-supercontinuum generation using 1.06μm ultrashort-pulse laser system for ultrahigh-resolution optical-coherence tomography”, Optics Letters, Vol. 35, Issue 21, pp. 3631-3633 (2010). ソリトン自己周波数シフトの様子
  6. “Temporal focusing microscopy using three-photon excitation fluorescence with a 92-fs Yb-fiber chirped pulse amplifier,” Biomed. Opt. Express, 8, 2796-2806 (2017).

価格と納期

製品名:モード同期Ybファイバーレーザーキット
型番:FL-MLYb-kit 価格:¥980,000(税抜き)(※LDなしの場合は¥880,000(税抜き))
納期:1週間〜2ヶ月

*半導体レーザー(LD)の電源は含まれておりません。オプションをご覧ください。
*融着機をお持ちでない方はご相談ください。
*キットの分割相談はご遠慮ください。
*より製品に近いキットをご要望の方は「小型モード同期Ybファイバーレーザーキット」をお勧めいたします。
*より高強度を得たい場合は「ファイバーアンプキット」や、「高パルスエネルギー型フェムト秒再生増幅器キット」と
合わせてご利用いただけます。
*中心波長が「1.5 μm型」、「0.9 μm型」のモード同期ファイバーレーザーキットもあります。
完全製品も取り扱っておりますのでご相談ください。

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オプション

付属オプション(別売)

 必須アイテム

 

*液晶ディスプレイが付いたコンパクトなLD電源キットです。

品名 写真 説明 型番 価格
LD (半導体レーザー)電源  ↓ 半導体レーザー(LD)を駆動するために用います。LD電源をお持ちでない場合は下の3機種からお選びください。::半導体レーザーを取り扱う際の注意事項  ↓  ↓
PS-LDD-BOX 1. 大電流用14ピンバタフライ型LD電源

*電流コントローラー、温度コントローラー、LDホルダーを1つに纏めたオールインワンタイプのLD電源です。

PS-LDD-BOX ¥245,000 (税抜き)
PS-LDD-LCD-K 2. 大電流用14ピンバタフライ型LD電源キット(液晶ディスプレイ付)

*液晶ディスプレイが付いたコンパクトなLD電源キットです。

PS-LDD-LCD-K 約15万円 (税抜き)
 ソーラボ製LD電源 3. ソーラボ製LD電源

電流コントローラ、温度コントローラ、LDホルダー込み

 CLD1015 約28万円
ブレッドボード ブレッドボード 光学製品を配置・固定するために用います。光学定盤をお持ちでない場合は必要です。 素材:アルミニウム(クロマイト) サイズ:450 x 600 x 12.7 mm MB4560/M 約5.5万円(税抜き)
ビュワーカード 可視赤外域ビュワーカード 励起用のレーザー光とキットから出力されるレーザー光は目に見えません。レーザー光を確認する為には、専用のビュワーカードが必要です。::ビュワーカードの解説 VRC2 約1万円(税抜き)
融着接続機 光ファイバー同士を繋げるために用います。融着接続機をお持ちでない場合は下の3機種からお選びください。::融着接続機の解説
融着機70S 単心光ファイバー対応(クラッド径80 μm~150 μm)、無料レンタルも可能 70S 約 100万円(税抜き)
12Si 単心光ファイバー対応(クラッド径125 μm)、安価 12Si-NDセット ¥253,000(税抜き)
単心光ファイバー対応(クラッド径125 μm)、安価、無料レンタルも可能 Easy Splicer ¥198,000(税抜き)

推奨アイテム

品名 写真 説明 型番 価格
詳細組み立てマニュアル(設計図) スクリーンショット 2016-03-09 18.04.58 付属の簡易組み立てマニュアルよりも詳しいマニュアルです。このマニュアルがあれば、モード同期が簡単に掛かります。以下の内容が記載されています。

  • 組立て方法の詳細な解説
  • 非線形偏波回転モード同期のかけ方
  • モード同期がかけられなくなった際のトラブルシューティング
YbManual ¥100,000 (税抜き)
分光器もしくはスペクトルアナライザー  
スクリーンショット 2016-03-09 18.05.25
モードロックの確認、レーザー光のスペクトルの測定に使用します。 モードロックの確認は、フォトディテクター・オシロスコープでも代用可能です。::光スペクトルの測定方法::分光器の解説 *上記製品の仕様上の対応波長は1000 nmですが、CCDカメラの感度が1100 nmまであるためモードロックの確認に使用できます(実証済み)。 正確な波長の測定を保証するものではありません。 CCS175/M 約24万円(税抜き)
パワーメータ スクリーンショット 2016-03-09 18.05.36 レーザー光のパワーを測定することができます。キットを組み上げる際に、レーザー光が効率よくガイドされているか確認できます。::パワーメータの解説 PM121D 約17万円(税抜き)

任意アイテム

品名 写真 説明 型番 価格
フォトディテクター DET08CFCM オシロスコープに繋げてレーザー光の強度を測定することができます。パルス列を観察することでモードロックが掛かる様子を確認することができます。::フォトディテクターの解説 DET08CFC/M 約4万円(税抜き)
オシロスコープ picoscope6404写真 フォトディテクターと一緒に使用します。 Picoscope6404C 約67万円(税抜き)
オートコリレータ FR103PD 超短パルスレーザー光のパルス幅を測定することができます。::オートコリレータの解説 FR-103PD 約100万円(税抜き)
FROG 8-50-ECO 超短パルスレーザー光のパルス幅に加えて、位相も同時に測定することができます。::FROGの解説 8-50-ECO 約120万円(税抜き)
筐体 XE25C10D・M 光学製品を防塵するために用います。 サイズ:525 × 375 × 300 mm XE25C10D/M 約4.5万円(税抜き)

その他のアイテム

品名 写真 説明 型番 価格
書籍「解説 ファイバーレーザー 基礎編」 ファイバーレーザーの本 ファイバーレーザーについて体系的に学ぶことができます。  ISBN-10: 4902312476  –
波長可変用スリットセット 波長可変用スリットセット 波長1020 nm〜1090 nmまで手動で波長を変えることができます。 WT-SL-k  ¥100,000(税抜き)
分散調整用ガラスセット     高分散ガラスを抜き差しすることで、パルス幅を微調することができます。角柱25 mm、各厚さ5, 10, 20, 40, 50, 100, 150 mmをご用意しております。  こちらまで  こちらまで
2倍波SHG生成セット  NCPM-SHG_Module_for_fs_Yb-fiber_Lasers 波長1045 nmを522.5 nmに、あるいは波長1030 nmを515 nmに変えることができます::波長変換の解説 こちらまで  こちらまで
パルスストレッチャーキット  PSTR-IR フェムト秒パルスをピコ秒パルスやナノ秒パルスにパルスストレッチすることができます。::パルスストレッチャーの解説 PSTR-IR-○○○○. ○-△△△. △-□□□□-kit  お問い合わせ(カスタムメイドのため)
ファイバーアンプキット  FA_schematics-1030x283 パルスエネルギー数nJを100 nJ程度にファイバーアンプすることができます。::光ファイバーアンプの解説 FA-○△××-□□□□-▽▽▽▽-kit  お問い合わせ(カスタムメイドのため)
再生増幅器キット  rga-fs-yb-0-1mj-kit パルスエネルギー数nJを100 μJ以上にアンプすることができます。::再生増幅器の解説 RGA-fs-Yb-0.1mJ-kit ¥9,800,000(税抜き)
パルス圧縮器キット  system ピコ秒パルスやナノ秒パルスをフェムト秒パルスにパルス圧縮することができます。::パルス圧縮器の解説 PC-TG-10-kit ¥460,000(税抜き)
スーパーコンティニュームSC生成キット  FC-SC-PCF-kit バンド幅数10 nmを数100 nm以上に拡げることができます。::スーパーコンティニューム光の解説 FC-SC-PCF-kit  ¥840,000(税抜き)
シミュレーションソフト  rp_fiber_power_small  ファイバーデバイスの設計や最適化のために非常に有用なモデリングソフトウェアです。  RP Fiber Power お問い合わせくだいさい
チャープミラー チャープミラー パルスに小さな負分散を与えることができます。 Layertec お問い合わせください
チャープFBG Chirped fiber bragg grating パルスに大きな正分散あるいは負分散を与えることができます。 OE land お問い合わせくだいさい

消耗品

品名 写真 説明 型番 価格
WDMカプラ unnamed LDパワーが強い時にアライメント作業を行うとQスイッチ動作が
起きやすくダメージを受ける場合があります。
お問い合わせ下さい

 

その他のサービス

品名 写真 説明 型番 価格
 組み立てサービス    – モード同期ファイバーレーザーが発振するところまでの組み立てを光響に任せることができます。    – ¥300,000(税抜き)交通費等は別

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開発秘話

大学研究室や企業の新入生が、プラモデル感覚で「ファイバーレーザー」、「モード同期」、「フェムト秒レーザー」を学べるおもちゃがあれば面白いと思ったために開発しました。「電気の基礎が楽しく学べるアナログ電子回路作製キット:学研電子ブロック」のような「レーザーの基礎が楽しく学べるレーザー発振器作製キット」です。本実験キットが「超短パルスレーザー分野の発展」、「レーザー業界の発展」、「光産業の発展」に寄与できることを願っています。

ヒストリー

  • 2004年 ファイバーレーザーは光通信帯である波長1.5um帯が中心であったため、波長1.0um帯のファイバーレーザー用光学素子は市販品がほとんどない状況でした。Yb添加ファイバー、アイソレーター、ファイバーコリメータを揃えるにも大変苦労し、何を使えば良いのか、何が適しているのか、手探り状態でした。米国の学会では発表されていたものの、日本の学会ではまだ発表がされていないもので、波長1.0um帯でモード同期ファイバーレーザー発振に成功するために約1年掛かりました。モード同期が初めて掛かったときは大変嬉しかったのを覚えています。
  • 2011年 ある商社様との協業により「モード同期Ybファイバーレーザー実験キット」の開発に成功しました。当時、モード同期Ybファイバー製品は1,000万円クラスと大変高価なものでした。我々はマーケットを拡大させるためにも実験キットの価格は約100万円としました。
  • 2014年3月末 理化学研究所や日本原子力研究開発機構等の独立行政法人、東京大学や京都大学などの大学のみならず、大企業からベンチャー企業まで、数多くのお客様へ納品させて頂きました。我々が知る限りでは購入者のモード同期達成率は100%となっております。
  • 2016年1月末 これまで30台、最近では1ヶ月に1台、フェムト秒レーザー(モード同期ファイバーレーザーキット)が世に出るようになりました。お使い頂いているアプリケーションも多種多様で、フェムト秒レーザーの市場拡大に寄与できているという実感を抱いております。

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解説

製品の販売実績

  • 東京大学
  • 京都大学
  • 大阪大学
  • 名古屋大学
  • 千葉大学
  • 北海道大学
  • 神奈川大学
  • 分子科学研究所
  • 埼玉医科大学
  • 学習院大学
  • 高エネルギー加速器研究機構
  • 名古屋工業大学
  • 日本原子力研究開発機構
  • 山梨大学
  • 早稲田大学
  • 理化学研究所
  • 立命館大学
  • 東北大学
  • 電気通信大学
  • 光産業創成大学院大学
  • 慶應義塾大学
  • その他、国内外の民間企業

モード同期とは

01モード同期とは モード同期法

Yb添加シリカガラス光ファイバー

Ybファイバーの吸収断面積と誘導放出断面積を示します。詳細はこちら

Ybファイバーのスペクトル

 

ソリトンパルスモード同期・ストレッチパルスモード同期

ソリトンパルスモード同期は、共振器内のトータルの分散が負(異常分散)のときに起こります。光ソリトン効果(分散効果によるパルス広がりと、自己位相変調(SPM)によるパルス圧縮が釣り合う効果)によってsech2関数の波形になります。そのためパルス品質は良いのですが、パルスエネルギーが制限されてしまいます。

ストレッチパルスモード同期は、共振器内のトータルの分散が正(正常分散)のときに起こります。パルスエネルギーが制限されにくく高出力化が可能でありますが、パルス圧縮後に台座(ペデスタル)成分が残りやすいのが特徴です。