Udvikling af OPO lasere
Selvom OPO-lasere kan eksistere i dag som plug-and-play-enheder, har deres udvikling ikke været glat.
Optiske parametriske oscillatorer (OPO'er) fungerer ved at bruge en krystal til at konvertere en pulserende Nd:YAG-laser og dens harmoniske til en bestemt frekvens. For at opnå "tuning" skal både pumpelaseren og OPO'en være præcist placeret. Forskere skal derefter manuelt finjustere krystallerne til mikronniveauet, indtil den ønskede bølgelængde er nået.
I den daglige laboratoriedrift skal forskerne konstant være på udkig efter mulig fejljustering af de to komponenter. For yderligere at komplicere sagerne udsendes bølgelængder ved bestemte frekvenser fra forskellige porte, hvilket ofte kræver omjustering af den eksterne eksperimentelle opsætning.
OPOTEKs fødsel
Det var på denne baggrund, at akademiske forskere fandt det ekstremt udfordrende at optimere og inkorporere OPO i kommercielle applikationer.
For omkring 45 år siden, efter mange år i luft- og rumfartsområdet, erfarede Dr. Margalith, at et kinesisk universitet var i gang med at udvikle bredt afstembare krystaller, hvilket åbnede hans øjne for OPO-lasers enorme potentiale. På det tidspunkt var afstembare lasere stort set baseret på kemi eller farvestoffer, som var kontinuerlige snarere end pulserede og ofte led af lækageproblemer. På grund af deres høje kompleksitet, omfangsrige størrelse og dyre vedligeholdelsesomkostninger har farvelasere aldrig opnået udbredt accept i kommercielle applikationer.
Det varede ikke længe, før Dr. Margaliths iværksætterånd designede den første tunbare OPO-laser og med succes patenterede teknologien. Siden blev OPOTEK født i hans garage.
I juli 1993 blev OPOTEK den første virksomhed i USA til at tilbyde bredbåndssynlig OPO. Mange af virksomhedens nuværende produkter stammer fra dette banebrydende design. Siden da har forskellige teknologiske fremskridt løbende forbedret og tilpasset OPO'ers ydeevne.
I dag siger Dr. Margalith, at den accepterede metode til at bygge en OPO er at integrere pumpelaseren og OPO-optikken i det samme hus og sikre, at de to ikke kan adskilles. Dette design gør det muligt at flytte hele den indstillelige laser let og sikkert efter behov.
Integreret software registrerer systemjustering og foretager justeringer, hvor det er nødvendigt. Denne stabilitet er især kritisk i kommercielle miljøer, såsom ved flytning af billedbehandlingsudstyr fra laboratoriet til hospitalets operationsstue.
"Nogle OPO'er fra fortiden var så skrøbelige, at hvis systemet blev flyttet, ville ingeniører skulle justere det," forklarer Dr. Margalith, "Dette er ikke nødvendigt for nutidens stabile OPO'er. Opsætning og træning kræver ikke længere ekstern ekspertise. Du kan køb et hyldevare og få det sendt natten over som de fleste forbrugerprodukter."
Automation styrer nu alle systemelementer såsom pumpelaserharmoniske, optisk tuning af krystalrotation, optik til bølgeformseparation og dæmpere. Produktudviklere kan også bruge softwareudviklingssæt til at integrere OPOs softwarefunktionalitetsfunktioner i deres egen software.
"For en forsker eller virksomhed, der bruger denne laser i deres produkt, er det måske ikke ideelt at få separat kontrolsoftware fra producenten af den indstillelige laser. De ville foretrække at integrere alle kontrollerne i deres egen software. I en akademisk setting, At gemme alle data på laserparametrene er afgørende for problemfri drift. Integration er nøglen til, at alt fungerer," forklarer Dr. Little fra OPOTEK.
Det er vigtigt at integrere automatisering og kontrol, fordi lasere typisk er indesluttet i et større kabinet, hvilket gør dem vanskelige at omprogrammere eller servicere.
Softwareudviklingssættet kan også bruges til at opsætte programmerbare scanninger af forudbestemte bølgelængder i vilkårlig rækkefølge. Dette har applikationer inden for avanceret billedbehandling i høj opløsning. Den iboende fokuserbarhed af lasere gør det muligt for dem at prøve utrolig små områder, der måler i titusinder af mikron. Ved at forprogrammere laseren kan systemet rasterisere og flytte laseren til forskellige områder for at producere højopløselige scanninger.
"Da dette er en pulserende laser, der affyrer mange gange i sekundet, kan du indtaste det antal gange, du vil have den til at skyde ved hver bølgelængde og beslutte, hvor mange gange du vil øge eller mindske bølgelængden," siger Dr. Little. "Nu kommer alle højenergistrålerne fra én havn, hvilket giver operatøren mulighed for direkte at målrette interesseområdet til analyse."
Størrelsen er relateret til den indstillelige OPO-laser. Hvis OPO'en er for stor, vil instrumentintegration være vanskeligere, og det samlede fodaftryk af det endelige produkt vil være stort. Dette er meget vigtigt i betragtning af pladskravene i et forskningslaboratorium.
Dr. Little lærte først om OPO-lasere som kandidatstuderende ved Louisiana State University. Han minder om, at tidlige OPO'er var "meget store, svære at bruge og ofte beskadigede. En OPO var 12 fod lang."
I dag tilbyder OPOTEK en af de mindste afstembare lasere på markedet: Opolette 2940 i "skoæske"-størrelse. Selvom den stadig kræver en strømforsyning på størrelse med "mappetaske" med intern vandkøling, er OPO på 2,94-mikron. laserens hoved optager et lille fodaftryk. Mens den stadig kræver en "mappe"-størrelse strømforsyning med intern vandkøling, har OPO-laserens 2,94 mikron laserhoved et fodaftryk på kun 9,5 x 4,5 x 7,5 tommer.
Ifølge Dr. Little øger den lille størrelse laserens stivhed og stabiliserer yderligere komponenterne i det integrerede hus.
Et kendetegn ved moderne OPO'er er evnen til at transmittere en bred vifte af bølgelængder gennem fiberoptik. Fiberoptik er blevet den primære metode til at transmittere lasere, fordi det er nemt at sætte op og frakoble. Derudover beskytter det slutbrugeren mod lyspåvirkning eller øjenkontakt, fordi lyset transmitteres gennem et lukket rør.OPOTEK tilbyder fiberlevering til alle sine produkter, uanset energiniveau.
Historisk set involverede OPO-lasere komplekse manuelle justeringer og præcis justering. Fremskridt inden for teknologi har forvandlet disse lasere til plug-and-play-enheder, der er stabile og nemme at bruge. Nutidens OPO-lasere, lette at bruge og pålidelige, kan bruges i kommercielle og akademiske laboratorieindstillinger til applikationer til udvikling af armaturer.
"Akademiske forskere bør være i stand til at fokusere på deres forskning i stedet for at forsøge at justere eller reparere lasersystemet," ifølge Dr. Margalith, "Med en OPO-laser af høj kvalitet vil deres udstyr være i stand til at fungere uden for -boksfunktioner."
