Santec CEL/CEX/CEF Cateye Tunable Diode Laser
450–530 nm 및 630–1620 nm, 100 kHz 미만 선폭의 자가 정렬 외부 캐비티 다이오드 레이저
(Santec, formerly MOGLabs)
Santec CEL은 외부 공진형 레이저의 넓은 파장 조정 성능을 유지하면서도 DFB·DBR 레이저에 가까운 안정성과 운용 편의성을 확보하기 위해 개발된 Cateye 방식의 가변 다이오드 레이저입니다. 450~530 nm와 630~1620 nm의 넓은 파장 영역에서 구성할 수 있으며, 하나의 파장에 고정된 광원이 아니라 여러 원자·분자 전이선을 탐색하거나 실험 조건에 맞춰 발진 파장을 정밀하게 변경해야 하는 응용에 적합합니다. 이러한 유연성은 기존 Littrow 또는 Littman 공진기에서 사용하는 회절격자 대신 초협대역 필터와 자기 정렬 특성을 갖는 Cateye 반사 구조를 적용한 데서 비롯됩니다. 필터가 원하는 발진 파장을 선택하면 Cateye 반사 구조가 입사된 빛을 동일한 경로로 되돌려 보내기 때문에, 파장을 수십 나노미터에 걸쳐 조정하더라도 공진기를 반복해서 재정렬할 필요가 없습니다. 또한 광학 부품의 각도 변화에 따른 파장 민감도가 Littrow 방식보다 약 10배 낮아, 외부 진동이나 미세한 기계적 변화가 발진 주파수에 미치는 영향을 줄이면서 장시간 안정적인 단일 주파수 출력을 유지할 수 있습니다.
이처럼 자기 정렬되는 공진기 구조는 사용 편의성뿐만 아니라 레이저의 선폭과 스캔 성능에도 직접 연결됩니다. CEL은 Santec의 제어 전자장치와 결합할 경우 일반적으로 100 kHz 미만의 자유 발진 선폭을 제공하며, 구성에 따라 20 kHz 미만까지 선폭을 줄일 수 있어 인접한 원자·분자 전이선을 구분해야 하는 고분해능 분광과 위상 안정성이 중요한 양자광학 실험에 활용할 수 있습니다. 기본적으로 약 20 GHz 범위의 주파수 스캔을 지원하고, 피드포워드 제어를 적용하면 일반적으로 20 GHz의 모드홉 프리 연속 스캔도 가능하므로 넓은 흡수선이나 공진 구조를 끊김 없이 측정한 뒤 목표 주파수에 레이저를 락킹할 수 있습니다. 공진기는 단일 알루미늄 블록을 기반으로 제작되고 외부 환경의 영향을 줄이는 밀폐형 구조를 사용해, 넓은 튜닝 과정에서도 필터와 반사 구조 사이의 상대적인 위치를 안정적으로 유지합니다. 여기에 최대 250 mW의 공진기 외부 출력을 구성할 수 있어 레이저를 측정 광원으로 직접 사용하거나, 더 높은 출력이 필요한 경우 반도체 및 광섬유 증폭기의 시드 레이저로 활용할 수 있습니다. 빠른 주파수 제어가 필요한 응용에는 기본 20 MHz 변조 기능을 사용할 수 있으며, RF 바이어스 티 옵션을 적용하면 최대 2.5 GHz 대역의 고속 피드백과 변조 시스템으로 확장할 수 있습니다.
CEL 제품군은 동일한 Cateye 공진기 기술을 바탕으로 필요한 광학 부품과 출력 방식에 따라 CEL, CEX, CEF로 구성됩니다. CEL은 소형 레이저 헤드를 중심으로 외부 제어기와 광학계를 자유롭게 조합할 수 있는 기본 모델이며, CEX는 내부 광 아이솔레이터와 빔 조절 광학계를 포함할 수 있어 역반사에 의한 주파수 불안정을 줄이고 출력 빔을 후단 장비에 보다 안정적으로 전달할 수 있습니다. CEF는 이러한 확장 구성을 광섬유 결합 출력으로 제공하므로 자유공간 광축을 별도로 조정하지 않고 광섬유 증폭기, 분광기 또는 주파수 변환 모듈에 직접 연결할 수 있습니다. 각 구성에는 mLC 레이저 다이오드 컨트롤러를 통합해 레이저 전류와 온도를 정밀하게 제어할 수 있으며, USB 또는 TCP/IP 통신을 이용하면 자동 파장 스캔과 원격 운용이 필요한 시스템에도 적용할 수 있습니다. 따라서 CEL 제품군은 정밀 분광, 원자 냉각과 트래핑, 양자광학 및 원자물리 연구를 위한 가변 광원으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 광 증폭기의 시드 레이저나 SHG·SFG·DFG 주파수 변환 시스템의 기본 광원으로도 활용할 수 있습니다. 넓은 파장 조정 범위와 좁은 선폭, 재정렬이 필요 없는 안정적인 공진기 구조를 유지하면서 기본 레이저 헤드부터 광 아이솔레이션과 광섬유 출력이 통합된 시스템까지 선택할 수 있다는 점이 CEL/CEX/CEF 제품군의 핵심적인 장점입니다.
특징
■ 자가 정렬 반사경과 초협대역 필터를 적용하여 재정렬 없이 수십 nm 범위의 정밀 파장 조정 지원
■ Littrow 구조 대비 10배 낮은 각도 파장 민감도로 장기간 안정적인 레이저 출력 유지
■ Santec 제어 전자장치와 결합 시 자유 발진 선폭 <100 kHz의 초협선폭·저소음 성능 제공
■ 630–1100 nm의 광범위한 파장대와 최대 250 mW의 외부 공진기 출력 지원
■ 빠른 피에조 피드백과 선택형 공진기 내부 변조기를 통한 고속 피드백 지원
■ CEX/CEF 모델은 mLC 레이저 다이오드 컨트롤러, 광 아이솔레이터 및 광섬유 결합을 통합할 수 있으며 USB 또는 TCP/IP 연결 지원
장점
■ 높은 성능
■ 매우 좁은 선폭
■ 외부 소음 영향 최소화
■ 낮은 주파수 노이즈 특성
어플리케이션
■ Precision laser spectroscopy and time and frequency standards
■ Quantum optics and atomic physics, including Bose–Einstein condensation, trapped-ion quantum computing, squeezed light, and electromagnetically induced transparency
■ Laser cooling and trapping
■ Nonlinear optics and frequency conversion (SHG, SFG, DFG)
■ Seeding of semiconductor and fibre amplifiers
제품 사양
Model | CEL/CEX/CEF |
General | |
Wavelength | 450 - 530nm; 630 - 1620nm |
Output Power | Up to 250mW output power, diode dependent |
Linewidth | Typically <100kHz, configuration dependent |
Modulation | 20MHz bandwidth, AC or DC coupled, <20ns phase delay RF bias tee option: >2.5GHz bandwidth |
Coarse tuning range | Diode dependent; e.g. 776nm – 802nm or 850 – 895nm (single diode) |
Optical Specifications | |
Beam diameter - 1/e² | Typically 0.6 x 0.3mm; diode-dependent |
Polarization | Vertical linear 100:1 typical (standard diode) |
Thermal | |
TEC | ±14.5V 3.3A Q = 23W standard |
Sensor | NTC 10kΩ standard; AD590, 592 optional |
Stability at base | ±1mK (controller dependent) |
Cooling | Water cooling connections optional (usually not required) |
Sweep/Scan | |
Scan range | 20 GHz typical, with Santec controller, diode dependent |
Mode-hop free scan | 20 GHz typical, with current feed-forward |
Piezo | User-replaceable module |
Electronics | |
Protection | Relay, cover interlock connection, reverse diode |
Indicator | Laser ON/OFF (LED) |
Modulation input | SMA DC to 20MHz or AC 10kHz to 20MHz, ground isolated Option: RF bias tee, 16MHz – 2.5GHz (lower cutoff optional) |
Connector | |
Dimensions | |
Dimensions | Compact (as shown): 108 x 70 x 86.7mm (LxWxH), 0.5kg Extended (CEX/CEF): 240 x 95 x 93 (LxWxH), 1.3kg |
시스템 통합
CEL 레이저는 첨단 포토닉스 시스템에 원활하게 통합할 수 있도록 설계되었습니다. 반도체 증폭기 또는 광섬유 증폭기와 결합하여 출력을 높일 수 있으며, 주파수 변환 모듈을 통해 제2고조파 발생(SHG)과 비선형 주파수 혼합으로 가시광 및 자외선 파장까지 확장할 수 있습니다.
