鈦寶石飛秒激光器波長不夠用？ORIA擴展器一鍵覆蓋340-4090nm，可按需靈活組合！

一、鈦寶石飛秒激光器：超快光學研究的基石

鈦寶石（Ti:Sapphire）飛秒激光器自上世紀80年代末問世以來，一直是超快光學領域核心的光源之一。其核心增益介質為摻鈦的藍寶石晶體（Ti3?:Al2O3），憑借近紅外波段極寬的發射譜帶（約650 nm至1100 nm），鈦寶石激光器能夠支持極窄的飛秒級脈沖輸出，同時保持優異的光束質量。

例如， Spectra-Physics公司的MAI TAI系列鈦寶石飛秒激光器，可在680 nm至1080 nm的波長范圍內實現調諧，輸出脈沖寬度可壓縮至100fs以內，重復頻率通常為80MHz左右。這一波段恰好覆蓋了眾多生物分子的吸收峰以及多種光學材料的透明窗口，使其在雙光子顯微成像、時間分辨光譜學、非線性光學等領域獲得了廣泛應用。然而，隨著科學研究的不斷深入，單一鈦寶石激光器的波長覆蓋范圍已難以滿足日益多元化的實驗需求——從紫外波段的光化學激發到中紅外波段的光譜指紋區分析，研究人員迫切需要一種能夠突破固有波長限制的技術方案。

二、波長擴展的技術挑戰與解決思路

將鈦寶石激光器的輸出波長向更短或更長方向擴展，本質上需要借助非線性光學頻率轉換技術。二次諧波產生（SHG）可將基頻光轉換至紫外-可見波段，而光學參量振蕩（OPO）則能在信號光和閑頻光兩個通道中同時產生更長波長的輸出。然而，這些技術方案在實際應用中面臨諸多工程挑戰：晶體相位匹配條件的精確控制、多波長同時輸出的光路耦合、以及不同波段間快速調諧的自動化實現，均對系統的穩定性和易用性提出了高要求。

西班牙Radiantis公司針對上述痛點，開發了專為鈦寶石激光器設計的ORIA系列波長擴展器。該系列產品采用模塊化架構，用戶可根據實驗需求靈活選配不同功能的擴展單元，在保留原有鈦寶石激光器的基礎上，將光譜覆蓋范圍從原本的680–1080 nm大幅延伸至340–4090 nm的超寬區間，對應波數范圍達2444–29411 cm-1。

三、ORIA系列波長擴展器：模塊化超寬光譜解決方案

ORIA系列包含三款核心產品：ORIA BLUE、ORIA VIS和ORIA IR，分別針對紫外-可見、可見-近紅外以及中紅外波段進行優化設計。三款擴展器均采用全自動化調諧設計，集成易于操作的對準工具，簡化了與鈦寶石泵浦源的安裝和對準流程。可同時輸出泵浦光、信號光和閑頻光，為復雜實驗提供靈活可靠的多波長光源。

ORIA BLUE：紫外-可見波段的高功率輸出

ORIA BLUE專注于將鈦寶石基頻光通過二次諧波產生技術轉換至340–540 nm的紫外-可見波段。該模塊適配兩種主流鈦寶石飛秒激光器配置：一種基于平均功率2.8 W@820nm處、90 fs脈寬的泵浦源（調諧范圍690–1040 nm），另一種基于平均功率3.3 W@ 820 nm處、140 fs脈寬的泵浦源（調諧范圍680–1080 nm）。在410 nm波長處，ORIA BLUE可實現超過1.2 W的平均功率輸出，脈沖寬度控制在180 fs以內。這一性能水平對于紫外光刻、光化學催化以及紫外拉曼光譜等應用具有重要意義。

ORIA IR：近紅外至中紅外的雙通道覆蓋

ORIA IR是ORIA系列中功能豐富的模塊，基于光學參量振蕩技術實現近紅外和中紅外波段的雙通道輸出。該模塊提供三種配置選項：ORIA IR S專注于1000–1580 nm信號光輸出，輸出光功率超過1 W；ORIA IR I專注于1696–4090 nm閑頻光輸出，輸出光功率超過350 mW；ORIA IR XT則同時覆蓋信號光和閑頻光兩個波段。信號光脈沖寬度典型值為160 fs，閑頻光為96 fs，光束質量因子M2均優于1.3，功率穩定性峰峰值小于1%，信號光噪聲低于1% RMS。輸出通道支持三種模式：全信號光和閑頻光輸出、部分轉換輸出（保留20%泵浦光）、以及全泵浦光直通，為不同實驗場景提供靈活的光路配置。

ORIA VIS：可見光波段的高效倍頻

ORIA VIS模塊負責將鈦寶石基頻光或ORIA IR的信號光進一步轉換至500–775 nm的可見光波段，輸出光功率超過400 mW，脈沖寬度小于180 fs。該模塊的引入有效補了ORIA BLUE與ORIA IR之間的光譜間隙，確保了整個340–4090 nm范圍內無斷點的連續覆蓋。

四、系統集成與操作便利性

ORIA系列波長擴展器采用即插即用式安裝設計，集成易于操作的對準工具，簡化了與鈦寶石泵浦源的安裝和對準流程。其近乎免維護的運行特性，以及具備自校準功能的全自動波長調諧，大限度地提升了可靠性，確保了高效運行和便捷操作。系統光束發散角小于1 mrad，TEM00模式保證了優異的光束質量，可直接耦合至各類顯微成像和光譜分析系統。

從系統架構來看，鈦寶石飛秒激光器輸出的基頻光首先經分束器進入ORIA IR模塊進行光學參量轉換，產生的信號光和閑頻光可進一步送入ORIA VIS進行二次諧波產生，同時ORIA BLUE可直接對基頻光進行倍頻處理。這種級聯式設計使得用戶能夠同時獲取多個波長的輸出，滿足泵浦-探測、多光子成像等需要多色光源的復雜實驗需求。

五、前沿應用領域

ORIA系列波長擴展器的超寬光譜覆蓋能力使其在多個前沿研究領域展現出獨特的價值。在光譜學與顯微成像方面，該系統支持二次諧波產生（SHG）、三次諧波產生（THG）、雙光子和多光子激發成像，為生物組織深層成像提供了理想工具。在等離激元學研究中，覆蓋可見至中紅外的可調諧光源能夠精確匹配金屬納米結構的等離激元共振頻率，助力超材料設計和近場光學表征。在泵浦-探測光譜學和時間分辨光譜學中，多波長同時輸出能力使得瞬態吸收和相干拉曼測量更為便捷。此外，340–4090 nm的覆蓋范圍包含了眾多分子的特征振動吸收帶，為中紅外光譜指紋分析和高靈敏度拉曼檢測提供了光源支撐。

六、結語

鈦寶石飛秒激光器作為超快光學領域的經典光源，其性能潛力通過Radiantis ORIA系列波長擴展器得到了充分釋放。從340 nm的紫外波段到4090 nm的中紅外波段，這一模塊化解決方案以全自動化操作和多波長同時輸出的技術優勢，為光譜學、成像及材料研究等領域的科研人員提供了光譜靈活性。在超快光學技術持續向更寬光譜、更高集成度方向發展的趨勢下，ORIA系列波長擴展器無疑將成為實驗室中拓展研究邊界的重要工具。

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