HEM ® Ti:サファイア

Crystal Systems社（旧GT Advanced Technologies, GTAT） 独自のHEM®（Heat Exchanger Method）テクノロジーは直径220mmまでの結晶サイズで優れた結晶構造を実現します。
HEM ® Ti:サファイア結晶を用いた超高速レーザー光学系は透過波面値が1/10以上、FOM値が1000まで向上しています。

低ダメージHEM ® Ti:サファイアレーザー材料はCrystal Systems社の光学加工施設で、非常に厳しいジオメトリと結晶アライメントで加工されています。
結晶の品質と光学加工の技量のすべての側面は、専門的な試験および測定装置で検証されます。
HEM ® Ti:サファイアレーザーオプティクスのレーザー、光学、機械的属性に関する詳細な品質報告書を提供しています。

HEM®はCrystal Systems Corporationの登録商標です。

HEM ® Ti:サファイア

• 直径220mm
• 優れた均質性
• 優れた熱的特性
• 高いFOM（Figures of Merit）
• バルク・スキャッターなし
• 高いレーザーダメージしきい値
• 大型サイズや高濃度ドープ材にも対応
• α値@532 nmで0.5-8.0/cm

特性

FOM (Figure Of Merit, 性能指数) 対 吸収

HEM® プロセスは532nmでの吸収を最大化し、800nmでの寄生吸収を低減するように開発されており、それによって業界で最も高いFOM値を実現しています。
各Crystal Systems HEM ® Ti:サファイア結晶は実際のFOM値についてテストされており、これらの値は業界最高値（最大1000）であることが知られています。

HEM Ti:サファイアの波長可変範囲

HEM ® Ti:サファイアは650nm～1200nmまでの広い波長可変範囲を持ち、ピーク強度は～800nmです。
この材料の広い帯域幅は、短いパルスと高い繰り返し率を可能にします。
Crystal Systems社のTi:サファイアレーザーオプティクスは様々なチタンドーピング濃度（0.5～8.0 α532nm）で提供されており、低出力シングルパス吸収（LPSP）を満たすために全長設計を調整することができます。

吸収/蛍光

Ti:サファイアレーザーは通常π偏光で動作します。
このチャートはHEM ® Ti:サファイアのπ偏光における吸収と蛍光のバンドを表しています。

ブリュースター角レーザー結晶

Crystal Systems社の小型結晶のほとんどは反射損失を最小限に抑えるためにブリュースター角の端で研磨されています。
ブリュースター角は材料の屈折率に基づきます。
Ti:サファイアの屈折率は～1.76で、ブリュースター角は～60.4°になります。
C軸の回転精度はレーザー変調を避けるために厳密に制御されています。

高度なレーザー研磨と高ダメージコーティング

表面下の低ダメージでオングストロームレベルの粗さを作り出すために、最先端の研磨技術を高出力レーザー光学部品に適用しています。
また、レーザーダメージのしきい値が高く、再現性があることを確認するためのテストを実施しています。

反射防止コーティング

Crystal Systems社ではマルチパス増幅器用結晶に高度な反射防止コーティングを提供します。
励起波長と発振波長で最大の効率を提供するように設計されています。
このARコーティングは一貫して高いレーザー損傷しきい値の結果で現場での運用に成功しており、レーザーオペレーターは励起出力を正確に計算できるため、損傷のリスクを抑えて出力を最大化することができます。

特徴

高品質のHEM ® Ti:サファイアレーザー結晶は完璧な結晶構造と正しい3+価電子状態から始まります。
Crystal Systems社は最先端の試験・測定機器を使用した多段階の厳格な検査プロセスによって、これらの要件を保証します。
ロッドの吸収値、均質性、光散乱、FOM、平坦性、透過波面について検査を行っています。
各HEM ® Ti:サファイアレーザーロッドは高度な機器と専門のレーザー技術者を利用して検査と検証を行います。
品質と精度に徹底的にこだわることで、レーザー結晶の寸法、表面、結晶構造が、レーザープラットフォームの高出力レベルと優れたビームプロファイルの基礎を提供することを保証します。

アプリケーション

HEM ® Ti:サファイアの広い発光範囲（650nm～1200nm）、高出力密度励起能力、および優れた熱特性は、今日の高強度レーザープラットフォームを可能にします。
これらの施設は陽子線治療、加速器物理学、核物理学、遠距離物理学、赤外分光学、材料特性評価などのレーザーベースのアプリケーションの次世代を作り出しています。
Crystal Systems社は超高速レーザーコミュニティが製品の信頼性と性能を継続的に向上させることができるよう、お客様と密接に連携して新しい結晶設計を開発しています。

チタンサファイアARコーティングのレーザーダメージ閾値試験

以下の試験結果は、HEM ® Ti:サファイア増幅器の結晶に使用されているARコーティングについて、Crystal Systems社が定期的に行っている試験の1つから得られたものです。
これらの結果はCrystal Systems社のコーティングで予想される損傷しきい値を代表するものです。

テストサンプル

テストタイプ：レーザーダメージしきい値
基板材料： HEM  Ti:サファイア
サンプルサイズ：直径1インチ
コーティングタイプ： AR

テスト条件

テスト波長：532 nm
入射角：0º
パルスの繰り返し周波数：10Hz
偏光：リニア
テストビームプロファイル： TEMパルス幅 (FWHM): 10 ns
軸方向モード: マルチプルS
ピット径：570μm
サイト数：80
試験方法：レーザー損傷頻度
露光時間：200ショット/サイト

テスト結果

ダメージの定義：プラズマ、He-Ne散乱の増加、使用して観察された可視的なダメージ
100Xノマルスキー明視野顕微鏡
結果の説明：13.00Jcm-2で照射した部品は、10カ所で損傷なし。
レーザーダメージしきい値：ピークフルエンス14.16Jcm-2で算出
テスト提供：Spica Technologies Inc