フェムト秒・ピコ秒波長可変レーザ　　ORPHEUSシリーズ

2005年に画期的・革新的なフェムト秒レーザレーザPHAROSが登場し、その後世界的ベストセラー製品であるウルトラファーストレーザ用光パラメトリック増幅器(OPA)をPHAROS用に開発し、ORPHEUSシリーズが誕生しました。レーザの設計と製造設備、最先端の研究開発施設等により、産業用途や理科学用、そして医療用に対してもユニークなソリューションを提供しています。産業界では24/7稼働の何百ものレーザシステムが10年以上経過し、LC社製フェムト秒レーザの信頼性を証明しています。LC社の知恵と経験とより良い物を生み出そうとするプロフェッショナルチームの高い意識により、ハイクオリティと顧客の満足度に焦点を当てて、今後も更に進化していきます。

ORPHEUSシリーズ　光パラメトリック増幅器(OPA)PHAROS/CARBIDE用　Light Conversion社

ORPHEUS-NEO-HP

　チューニングレンジ

ORPHEUS-NEO-ONE

　チューニングレンジ

長時間出力安定性

ORPHEUSシリーズは、高出力フェムト秒レーザ PHAROS と CARBIDE用に開発されたフェムト秒OPAで、紫外から中赤外域までPC制御で波長チューニング可能。

ORPHEUS-NEOは、簡単に使用でき手間の掛からないデザインで構築された、次世代型光パラメトリック増幅器 (OPA) で、理科学用途や応用計測等にとって非常に貴重なツールとして出現した。

高出力UVーMIR(210～16000nm) の中で、産業用グレードの堅牢なメカニカルデザインの幾つかの違う構成が構築でき、しかも非常に顕著な長時間出力安定性を維持できる。

最も重要なのは、励起ビーム位置を感知して出力パラメータをモニターし続けることが出来る複数のディテクタを装備している点で、

最速でリモート診断やトラブルシューティングが可能。

更にORPHEUS-NEO-UPは PHAROS-UPの励起により、100fs以下のパルス幅を得る事が可能。

ORPHEUS-NEOは、マルチフォトン顕微鏡・ウルトラファースト分光やその他の理科学用途にOPAを使用する方々の要望から発想を得て、最も安定した汎用性のあるツールとなる様に設計された待望の機器と言える。

特長

●UV～MIR出力強化

●継続した出力モニター機能とビーム診断

●PHAROS-UPによる励起で超短パルス

●繰返し周波数：シングルショット～2MHz

●最大励起出力：80W

●最大励起エネルギー：800μJ

●完全に統合された波長拡張機能

●第二繰返し励起オプション

●顕著な出力安定性

Model	ORPHEUS-NEO-HP	ORPHEUS-NEO-ONE
最大入力励起パワー	80 W
励起エネルギー	20 – 800 µJ
パルス繰返し周波数	シングルショット～2 MHz
チューニングレンジ	640 – 1000 nm (Signal) 　　　　　1050 – 2600 nm (Idler)	1400 – 2000 nm (Signal) 　　　　　2100 – 4200 nm (Idler)
変換効率	> 7% @ 700 nm 　　(40 – 800 μJ pump; up to 1 MHz)	> 9% @ 1550 nm 　　(40 – 800 μJ pump; up to 1 MHz)
変換効率	> 3.5% @ 700 nm 　　(20 – 40 μJ pump; up to 2 MHz)	> 6% @ 1550 nm 　　(20 – 40 μJ pump; up to 2 MHz)
スペクトルバンド幅	60 – 220 cm^-1 @ 700 – 960 nm	50 – 150 cm^-1 @ 1450 – 2000 nm
パルス幅	120 – 400 fs	100 – 400 fs
長時間出力安定性　(8時間)	< 1% @ 800 nm	< 1% @ 1550 nm
パルス間のエネルギー安定性 (1分)	< 1% @ 800 nm	< 1% @ 1550 nm
波長拡張オプション	210 – 320 nm (THS),>0.4%@250 nm 320-500nm(SHS)and 525-640nm(SHI), >1.2%@350 nm 2500 - 4200 nm(DFG1), >3%@3000 nm 4000-16000nm(DFG2),>0.2%@1000nm	640 – 1000 nm and 1050 – 1350 nm (VIS-NIR), >1% @700 nm 4000–16000 nm (DFG), >0.3% @10000 nm (for >40 μJ pump)

出力パルス幅は波長や励起レーザのパルス幅による　　

変換効率はピークで1.2％で励起出力の値による　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

★PHAROS-UP（パルス幅100fs）励起用のORPHEUS-NEO-UPが登場

Model	ORPHEUS-NEO-UP	ORPHEUS-NEO-ONE-UP
構成	ORPHEUS	ORPHEUS-ONE
最大入力励起パワー	20　W
励起エネルギー	20 – 400 µJ
パルス繰返し周波数 ¹⁾	シングルショット～ 1 MHz
チューニングレンジ	640 – 1000 nm (Signal) 　　　 1050 – 2600 nm (Idler)	1450 – 2000 nm (Signal) 2100 – 4500 nm (Idler)
変換効率	> 7% @ 700 nm	> 9% @ 1550 nm
スペクトルバンド幅	120 – 300 cm^-1 @ 700 – 2600 nm	150 – 300 cm^-1@ 1500 – 1900 nm & 2200 – 3500 nm
パルス幅	< 100 fs @ 700 – 1000 nm 　< 120 fs @ 1060 – 2000 nm	< 120 fs @ 1500 – 1900 nm
ビーム品質 (M2）	< 1.3 @ 800 nm	< 1.3 @ 1550 nm
波長拡張オプション	210 – 320 nm (THS > 0.2% at 250 nm） 320 – 500 nm (SHS) and 525 – 640 nm (SHI) ;> 1.2% at 350 nm） 2500 – 4500 nm (DFG1); > 3% at 3000 nm 4500 – 14000 nm (DFG2); > 0.1% at 10000 nm	640 - 1000 nm and 1050 - 1450 nm (VIS-NIR), 1%@700 nm 4500 – 14000 nm(DFG), 0.2%@ 10000 nm

ORPHEUS

ORPHEUS-HP波長チューニング

ORPHEUS-HE波長チューニング

PHAROS+ORPHEUS+LYRA

(210-16000nmの配置図）

ORPHEUSは、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザ PHAROS と CARBIDE用に開発されたコリニア光パラメトリック増幅器(OPA)で、紫外から中赤外域までPC制御で波長チューニング可能。最大2MHzの高繰返しを実現し、基本波と第２高調波を本体から出射可能で費用効果大。

ORPHEUS-HPは最大80W励起出力タイプ。ORPHEUS-HEは最大2mJ励起エネルギータイプ。

◆ORPHEUS-HPは、高出力の励起光源に対応し、温度的に安定したモノリシックハウジング内に周波数ミキサーが高度に統合され、波長モニター用のミニスペクトルメータを内蔵しており、完全自動波長チューニングが可能でハンズフリーオペレーションができる。

特長

●高繰返し：シングルショット～最大2MHz
●最大入力パワー：80W

●入力パルスエネルギー：8～20μJ, 20μJ～400μJ

●波長域： 630～1030nm (シグナル光）, 1030～2600nm (アイドラー光）
315～630nm (SHS/SHI), 210～315nm (THS), 190～215nm (DUV),

2200～4200nm (DFG1), 4000～16000nm (DFG2)

●パルス幅:400fs～250fs

●スペクトル幅：60～220cm^-1

◆ORPHEUS-HEは最大入力エネルギー：2mJ, 最大入力パワー：80Wの高エネルギー型でUV～VIS域で完全自動波長チューニングが可能。

特長

●最大入力パルスエネルギー：400μJ～2000μJ (2mJ)

●高繰返し：シングルショット～最大2MHz
●最大入力パワー：80W

●波長域： 630～1030nm (シグナル光）, 1030～2600nm (アイドラー光）,

315～630nm (SHS/SHI), 210～315nm (THS),

2200～4200nm (DFG1), 4000～16000nm (DFG2) ＊190～215nm (DUV)は要コンタクト

●パルス幅:120～400fs（PHAROS/CARBIDE励起）

●スペクトル幅：60～220cm^-1

＊高繰返し・広帯域波長可変レーザシステム　

PHAROS+ORPHEUS+LYRA（波長拡張ユニット）の組合せで50cmｘ50cmの設置スペースでOKのコンパクトなシステムは分光分析に最適

ORPHEUS-ONE 波長チューニング曲線

ORPHEUS-ONE-HP 波長チューニング曲線

ORPHEUS-ONEは、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザPHAROSとCARBIDE用に開発された中赤外域用フェムト秒OPAで、1400nm～16000nmに対応し、中赤外～赤外(4000～16000nm)の変換効率が高く50～150cm^-1スペクトル幅を生成。
通常1400nm～4200nmまでブロードバンドのチューニングができ、MID-IR (DFG)オプションにより4000nm～16000nmまで拡張可能。

ORPHEUS-ONE-HPは高出力型、ORPHEUS-ONE-HEは高エネルギー型

特長
●波長域：1400～2000nm (シグナル光), 2100～4200nm (アイドラ光)

●MID-IR (DFG)オプションにより4000nm～16000nm拡張

●最大励起出力： 80W

●パルス繰返し：シングルショット～2MHz

モデル	ORPHEUS-ONE-HP	ORPHEUS-ONE-HE
波長チューニングレンジ	1400 ～ 2000nm (Signal) 　　　　　　2100 ～ 4200nm (Idler)
最大励起出力	80 W
励起パルスエネルギー	12 ～ 400µJ	400 ～ 2000µJ
変換効率　＠1550nm	>9%, 30 ～ 2000µJ 励起　　　　　　 >6%, 12 ～ 30µJ 励起
スペクトルバンド幅	50 ～ 150cm^-1 @1450 ～ 2000nm
長時間出力安定性	<2% @1550nm
パルス間エネルギー安定性	<2% @ 1550 nm

DFGオプションによる波長域	4000 ～ 16000nm
変換効率	>0.3%@10000nm, 30 ～ 2000µJ 励起 >0.2%@10000nm, 12 ～ 30µJ 励起
スペクトルバンド幅	50 ～ 120cm^-1 @5000 ～ 8000nm

波長とエネルギー変換

パルス幅

　圧縮後のパルス幅

ORPHEUS-Fは、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザPHAROSとCARBIDE用に開発されたフェムト秒OPAの最新型で、コリニアとノンコリニアを高度に融合させたハイブリッドタイプ。コリニアタイプにより幅広い波長域でチューニングができ、ノンコリニアタイプにより短いパルス幅が得られ、それらを高度に融合することにより近赤外域でのショートパルス（25-70fs@650～900nm)が実現。

◆ショートパルスモード

特長
●波長域：650～900nm (シグナル光), 1200～2500nm (アイドラ光)

●励起出力：最大80W

●励起エネルギー：10～500μJ

●圧縮前のパルス幅：<290fs

●圧縮後のパルス幅：<55fs@800～900nm (シグナル光)

: <70fs@650～800nm (シグナル光)
　　　　　　　　：<100fs@1200～2000nm (アイドラ光)

●コンプレッサー透過率：>65%@650～900nm（シグナル光）

　　　　　　　　　　：>80%@1200～2000nm（アイドラ光）　
●スペクトルバンド幅：200～750cm^-1@650～900nm (シグナル光)

◆ロングパルスモード

特長
●波長域：650～1010nm (シグナル光), 1050～2500nm (アイドラ光)

●励起出力：最大80W

●励起エネルギー：10～500μJ

●圧縮前のパルス幅：<290fs

●スペクトルバンド幅：60～220cm^-1@650～900nm

ORPHEUS-MIRチューニング曲線

　　　　　パルス幅

ORPHEUS-MIRは、中赤外域～赤外域で高繰返しにて広帯域に波長可変できる超短パルス高出力・高エネルギータイプ。

2.5～10μmまで広帯域で超短パルスが得られ、オプションの狭帯域バンド幅により15μmまで延長可能。

シグナル出力とアイドラ出力を同時に得ることが可能。

これまでのノンコリニアモードに外付けのセパレータボックスえを追加することにより、コリニアモードが追加され、コリニアモード

では分散補償と共に< 100fsが得られる

特長

●波長チューニングレンジ：2500nm～4000nm (シグナル）　4000nm～10000nm (アイドラ）

●最大入力パワー： 80W

●入力エネルギー： 200μJ～3mJ

●パルス幅：<100fs 　　　<400fs (コリニアモードでは分散補償と共に< 100fsが得られる)

●スペクトル線幅：>300cm^-1@2500～4000nm, >200cm^-1@4000～10000nm

●波長10000nm～15000nm延長オプション (パルス幅：<350fs, スペクトル線幅：100～275cm^-1)

●短パルス：<50fs 高エネルギー出力@2000nm

●産業用グレードレーザ励起用の高安定性

●出力パルスのキャリアエンベロープ位相 (CEP) 安定化が要求されるMIR中赤外域のアプリケーションに対するユニークなCEP-安定化オプション有

用途

■広帯域和周波発生振動分光法　(SFG)

■時間＆角度分解光電子分光(TR-ARPES)

■2D-IR 分光法

■機器内の高度な高調波

■近赤外分光ならびに高エネルギー物理学の応用

ORPHEUS-VIS

ORPHEUS-VISチューニング

　　パルス幅

ORPHEUS-VISは、可視域(VIS)で高エネルギー・極短パルスの出力が得られる様に光学系をデザインし構築された光パラメトリック増幅器 (OPA)で、特に超高速分光等の理科学用途に最適なツールとして新登場。

ORPHEUS-VISは、450-600nm (標準型）, 320-900nm (ワイドレンジ型）があり、500nmで<50fs超短パルスが得られ、UVオプションを使用すると250nmまでの紫外域に対応可能。PHAROSまたはCARBIDEフェムト秒レーザの励起により、平均入力パワー・エネルギーが20W/1mJ 可能で、これにより可視域で通常得られるエネルギーµJの10倍にあたるエネルギー得られ、UV域でもµJレベルのエネルギーを得る事が可能。

特長

●UV～VIS～NIR域で超短パルス出力

●500nmにて<50fsのパルス幅

●繰返し周波数：最大100kHz

●最大励起出力：20W

●最大励起エネルギー：1mJ

●UVオプションの追加により250～300nmまで対応

スペクトル

ORPHEUS-N-2H 波長レンジ

ORPHEUS-N-2H 出力

ORPHEUS-N-3H 波長レンジ

ORPHEUS-N-3H 出力

ORPHEUS-N は高出力フェムト秒・ピコ秒レーザPHAROSとCARBIDE用に開発されたノンコリニアOPAで、統合された最新のプリズムコンプレッサー内蔵によりパルス幅<30fsを実現し、時間分解分光に最適。小型・高繰返しで第2高調波(515nm)発生器又は第3高調波(343nm)発生器を内蔵しているモデルを提供。

◆ORPHEUS-N-2H (515nm励起モデル)

特長

●波長域：650～900nm (シグナル光), 325～450nm (シグナル光のSH）

●統合された第２高調波の効率：>35% (515nm)

●最大励起出力：8W

●励起パルスエネルギー：10～200μJ

●繰返し周波数：シングルパルス～800kHz
●圧縮後のパルス幅：<30fs (700～850nm)

◆ORPHEUS-N-3H (343nm励起モデル)

特長

●波長域：520～900nm (シグナル光), 260～450nm (シグナル光のSH）

●統合された第3高調波の効率：>25% (343nm)

●最大励起出力：8W

●励起パルスエネルギー：12～200μJ

●繰返し周波数：シングルパルス～600kHz
●圧縮後のパルス幅：<30fs@540～660nm, <70fs@660～800nm

用途

■時間分解分光

■非線形光学

■微細構造加工

ORPHEUS-N　設置例1　　　　　　　　　　　　ORPHEUS-N　設置例2　

　　 ORPHEUS-N 設置例２

ORPHEUS-ONE & F

ORPHEUS & ORPHEUS

ORPHEUS-TWINSは、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザ PHAROS と CARBIDE用に開発されたOPAで、フレキシブルな励起パラメータとOPA構成が出来る様に設計され、１つのモノリシックデザインの筐体内に2つのOPAが統合されている。１つの白色光シード光源から、２つの独立したOPA 出力を作り出すことが可能。

2つのOPAはそれぞれ独立したコンピューター波長制御が可能でハンズフリー波長チューニングが可能。また統合されているスペクトロメーターでOPAの出力波長をモニター可能。

特長

●波長可変領域：210nm-16000nm

●励起繰返し：シングル～2MHz

●励起出力：最大60W

●入力可能なエネルギー：～0.5mJ

●パルス幅：<50fs

●スペクトル幅：100～750cm^-1

●OPA構成：ORPHEUS, ORPHEUS-F, ORPHEUS-ONEから選択

用途

■マルチフォトン顕微鏡

■微細構造加工

■分光分析

　　波長と出力分布

ORPEUSシリーズ

ORPHEUS-NEO

　　ORPHEUS

　ORPHEUS-ONE

ORPHEUS-F

ORPHEUS-MIR

ORPHEUS-VIS

ORPHEUS-N

ORPHEUS-TWINS

ORPHEUS-PS

　　I-OPA

ORPHEUS-PSは、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザPHAROSとCARBIDE用にに開発されたフェムト秒OPAで、特に高出力励起レーザ1 台で広帯域フェムト秒パルスと狭帯域ピコ秒パルスの同期発生を実現。パルスエネルギーの安定性が高いフェムト秒光源で、狭帯域ラマン分光計測や表面和周波発生分光などに最適。

特長

●波長チューニングレンジ：640～1000nm (シグナル光）

　　：1060～2600nm (アイドラ光）

：210～4800nm (オプション　SHBC-ORPHEUS-PS-SH-DFG1 )

●パルス繰返し：＞100kHz

●パルス幅：800fs～3ps

●スペクトル線幅＜20cm^-1@700～2000nm

●USBポートからのPCフルコントロール(LabVIEW ドライバー）

●パルスエネルギー安定性：＜2.0%rms@800nm

用途　

■誘導ラマン分光

■表面和周波発生分光

光パラメトリック増幅器（OPA）　 ORPHEUS シリーズ　　比較

LC社のフェムト秒波長可変光源は、光パラメトリック増幅器の技術を基本としており、Ybベースのウルトラファースト光パラメトリック増幅器(OPA)における近年の向上により、チューニングレンジが深紫外域から中赤外域まで拡張し、パルス幅は短くなり、高コントラストなパルスを生成することが可能になっている。更に出力安定性が高まり小型化すると共に自動制御も可能なので、今やライフサイエンス研究の機器に簡単に統合したり、動的プロセスの多次元的研究用途にも可能になっている。

2005年に画期的・革新的なフェムト秒レーザPHAROSが登場し、その後世界的ベストセラー製品であるウルトラファーストレーザ用光パラメトリック増幅器(OPA)TOPASをPHAROS用に開発したORPHEUSが誕生。2013年にOne Box型フェムト秒レーザCARBIDEが登場してからは、PHAROSとCARBIDEに対応するOPAとしてニーズやアプリケーションに応じて各モデルのORPHEUSが開発され、現在に至っている。

I-OPAは、産業用グレードの光パラメトリック増幅器(OPA)の事で、波長可変フェムト秒光源の世界に新しい時代の簡略化した記号として登場している。堅牢な産業用のデザインと波長チューニング機能を組み合わせて開発されており、高出力フェムト秒・ピコ秒レーザ PHAROS と CARBIDEに直付けしてワンボックスに一体化できるので安定性に優れいる。更に気密性に配慮したシールドデザインにより、メカニカル的な安定性に優れ、大気の乱気流の影響を受けない様に、エネルギーの変動を最小限にする様に設計されているため、長時間にわたり安定したパフォーマンスを提供することが出出来る。また高度に統合された波長拡張機能により、紫外から中赤外域まで広帯域で波長チューニング可能なので、分光や顕微鏡の応用計測などに最適。

ORPHEUSシリーズ仕様比較表

モデル	枝番	励起エネルギー・出力	波長チューニング　　　　　　　レンジ	拡張波長レンジ	パルス幅	特長
ORPHEUS-NEO	-HP	20-800μJ, 80W	640-2600nm	210-16000nm	120-400fs	高出力UVーNIR
ORPHEUS-NEO	-ONE	20-800μJ, 80W	1400-4200nm	640-16000nm	100-400fs	出力モニター機能とビーム診断
ORPHEUS-NEO	-UP	20-400μJ, 20W	640-2600nm	210-14000nm	100-120fs	PHAROS-UP対応
ORPHEUS-NEO	-ONE-UP	20-400μJ, 20W	1450-4500nm	640-14000nm	<120fs	PHAROS-UP対応
ORPHEUS	-HP	8-400μJ, 80W	630-2600nm	190-16000nm	120-400fs	全自動
ORPHEUS	-HE	400-2000μJ,80W	630-2600nm	190-16000nm	120-400fs	高エネルギー
ORPHEUS-ONE	-HP	12-400μJ, 80W	1400-2000nm, 2100-4200nm	4000-16000nm	100-300fs	全自動
ORPHEUS-ONE	-HE	400-2000μJ,80W	1400-2000nm, 2100-4200nm	4000-16000nm	100-300fs	高エネルギー
ORPHEUS-F		10-500μJ, 80W	650-900nm, 1200-2500nm	325-15000nm	25-100fs
ORPHEUS-MIR		200-3000μJ,80W	2500-10000nm	2000-15000nm	<100fs	広帯域MIR出力
ORPHEUS-VIS		200-1000µJ,20W	320-900nm	250-300nm	<50fs	超短パルス
ORPHEUS-N	-2H	10-200μJ, 8W	650-900nm	325-450nm	<30fs	自動GDD 制御
ORPHEUS-N	-3H	12-200μJ, 8W	520-900nm	260-450nm	<30fs
ORPHEUS-TWINS		16-500μJ, 60W	630-4200nm	210-16000nm	<50fs	2つの独立した出力
ORPHEUS-PS		100-3200μJ,20W	640-1000nm, 1060-2600nm	210-4800nm	800fs-3ps	狭バンド幅<20cm^-1
I-OPA	-HP	20-400μJ, 40W	640-2600nm	320-505nm, 525-640nm	120-250fs	ワンボックス、最小
I-OPA	-F	20-400μJ, 40W	650-2500nm		<55fs	マルチフォトン顕微鏡用
I-OPA	-ONE	20-400μJ, 40W	1350-4500nm	4500-10000nm	100-300fs	高エネルギーMIRパルス