Utveckling av OPO-lasrar
Även om OPO-lasrar kan existera idag som plug-and-play-enheter, har deras utveckling inte varit smidig.
Optiska parametriska oscillatorer (OPO) fungerar genom att använda en kristall för att omvandla en pulsad Nd:YAG-laser och dess övertoner till en specifik frekvens. För att uppnå "inställning" måste både pumplasern och OPO vara exakt positionerade. Forskare måste sedan manuellt finjustera kristallerna till mikronnivån tills önskad våglängd uppnås.
I den dagliga labbverksamheten måste forskarna ständigt vara uppmärksamma på eventuell felinriktning av de två komponenterna. För att ytterligare komplicera saken, sänds våglängder vid vissa frekvenser ut från olika portar, vilket ofta kräver omjustering av den externa experimentuppställningen.
OPOTEKs födelse
Det var mot denna bakgrund som akademiska forskare fann det extremt utmanande att optimera och införliva OPO i kommersiella tillämpningar.
För ungefär 45 år sedan, efter många år inom flyg- och rymdområdet, fick Dr. Margalith veta att ett kinesiskt universitet utvecklade brett avstämbara kristaller, vilket öppnade hans ögon för OPO-lasrars enorma potential. På den tiden var avstämbara lasrar till stor del baserade på kemi eller färgämnen, som var kontinuerliga snarare än pulsade och ofta led av läckageproblem. Dessutom, på grund av deras höga komplexitet, skrymmande storlek och dyra underhållskostnader, fick färglasrar aldrig allmän acceptans i kommersiella tillämpningar.
Det dröjde inte länge innan Dr. Margaliths entreprenörsanda designade den första avstämbara OPO-lasern och framgångsrikt patenterade tekniken. Sedan dess föddes OPOTEK i hans garage.
I juli 1993 blev OPOTEK det första företaget i USA som erbjuder bredbandssynlig OPO. Många av företagets nuvarande produkter härrör från denna banbrytande design. Sedan dess har olika tekniska framsteg kontinuerligt förbättrat och anpassat prestanda för OPO.
Idag säger Dr Margalith att den accepterade metoden för att bygga en OPO är att integrera pumplasern och OPO-optiken i samma hölje och säkerställa att de två inte kan separeras. Denna design gör att hela den avstämbara lasern enkelt och säkert kan flyttas efter behov.
Integrerad programvara upptäcker systemjustering och gör justeringar där det behövs. Denna stabilitet är särskilt kritisk i kommersiella miljöer, som när man flyttar bildutrustning från labbet till sjukhusets operationssal.
"Vissa OPO från det förflutna var så ömtåliga att om systemet flyttades, skulle ingenjörer behöva anpassa det", förklarar Dr Margalith, "Detta är inte nödvändigt för dagens stabila OPOs. Installation och utbildning kräver inte längre extern expertis. Du kan köp en produkt från hyllan och få den skickad över natten som de flesta konsumentprodukter."
Automation kontrollerar nu alla systemelement som pumplaserövertoner, optisk avstämning av kristallrotation, optik för vågformseparation och dämpare. Produktutvecklare kan också använda mjukvaruutvecklingskit för att integrera OPO:s mjukvarufunktioner i sin egen mjukvara.
"För en forskare eller ett företag som använder den här lasern i sin produkt kanske det inte är idealiskt att skaffa separat kontrollprogramvara från tillverkaren av den avstämbara lasern. De skulle föredra att integrera alla kontroller i sin egen programvara. I en akademisk miljö, Att spara all data på laserparametrarna är avgörande för sömlös funktion.
Att integrera automation och styrning är viktigt eftersom lasrar vanligtvis är inneslutna i ett större hölje, vilket gör dem svåra att programmera om eller serva.
Mjukvaruutvecklingssatsen kan också användas för att ställa in programmerbara skanningar av förutbestämda våglängder i valfri ordning. Detta har applikationer inom avancerad, högupplöst bildbehandling. Den inneboende fokuseringsförmågan hos lasrar gör det möjligt för dem att ta prov på otroligt små ytor, som mäter i tiotals mikron. Genom att förprogrammera lasern kan systemet rastrera och flytta lasern till olika områden för att producera högupplösta skanningar.
"Eftersom det här är en pulsad laser som avfyras många gånger per sekund, kan du mata in hur många gånger du vill att den ska avfyras vid varje våglängd och bestämma hur många gånger du ska öka eller minska våglängden," säger Dr Little. "Nu kommer alla högenergistrålar från en port, vilket gör det möjligt för operatören att direkt rikta in sig på det intressanta området för analys."
Storleken är relaterad till den avstämbara OPO-lasern. Om OPO är för stort kommer instrumentintegrationen att bli svårare och slutproduktens totala fotavtryck blir stort. Detta är mycket viktigt med tanke på utrymmeskraven för ett forskningslabb.
Dr. Little lärde sig först om OPO-lasrar som doktorand vid Louisiana State University. Han minns att tidiga OPO var "mycket stora, svåra att använda och ofta skadade. En OPO var 12 fot lång."
Idag erbjuder OPOTEK en av de minsta avstämbara lasrarna på marknaden: Opolette 2940 i "skokartong"-storlek. Även om den fortfarande kräver en strömförsörjning i "portfölj"-storlek med intern vattenkylning, är OPO på 2,94-mikron. laserns huvud upptar ett litet fotavtryck. Även om den fortfarande kräver en "portfölj" strömförsörjning med intern vattenkylning, har OPO-laserns 2,94 mikron laserhuvud ett fotavtryck på endast 9,5 x 4,5 x 7,5 tum.
Enligt Dr. Little ökar den lilla storleken laserns styvhet och stabiliserar ytterligare komponenterna i det integrerade huset.
En utmärkande egenskap hos moderna OPO är förmågan att sända ett brett spektrum av våglängder genom fiberoptik. Fiberoptik har blivit den primära metoden för att överföra lasrar eftersom den är lätt att sätta upp och koppla bort. Dessutom skyddar den slutanvändaren från ljusexponering eller ögonkontakt eftersom ljuset överförs genom ett slutet rör.OPOTEK erbjuder fiberleverans för alla sina produkter, oavsett energinivå.
Historiskt sett involverade OPO-lasrar komplexa manuella justeringar och exakt inriktning. Teknikens framsteg har förvandlat dessa lasrar till plug-and-play-enheter som är stabila och lätta att använda. Dagens OPO-lasrar, lätta att använda och pålitliga, kan användas i kommersiella och akademiska labbmiljöer för fixturutvecklingstillämpningar.
"Akademiska forskare borde kunna fokusera på sin forskning snarare än att försöka justera eller fixa lasersystemet," enligt Dr Margalith, "Med en högkvalitativ OPO-laser kommer deras utrustning att kunna prestera out-of-the -boxfunktioner."
