Vývoj OPO laserů
Ačkoli OPO lasery mohou dnes existovat jako plug-and-play zařízení, jejich vývoj nebyl hladký.
Optické parametrické oscilátory (OPO) pracují tak, že pomocí krystalu převádějí Nd:YAG laser v pulzním režimu a jeho harmonické složky na určitou frekvenci. Aby bylo dosaženo „vyladění“, musí být laser pumpy i OPO přesně umístěny. Výzkumníci pak potřebují ručně jemně doladit krystaly na mikronovou úroveň, dokud není dosaženo požadované vlnové délky.
Při každodenních laboratorních operacích musí výzkumníci neustále dávat pozor na možné nesouososti těchto dvou složek. Aby se to ještě více zkomplikovalo, vlnové délky na určitých frekvencích jsou vyzařovány z různých portů, což často vyžaduje úpravu externího experimentálního nastavení.
Zrození OPOTEK
Právě na tomto pozadí akademičtí výzkumníci zjistili, že optimalizace a začlenění OPO do komerčních aplikací je extrémně náročné.
Asi před 45 lety, po mnoha letech v oblasti letectví, se Dr. Margalith dozvěděl, že čínská univerzita vyvíjí široce laditelné krystaly, což mu otevřelo oči k obrovskému potenciálu OPO laserů. V té době byly laditelné lasery z velké části založeny na chemii nebo barvivech, které byly spíše kontinuální než pulzní a často trpěly problémy s únikem. Navíc, kvůli jejich vysoké složitosti, rozměrným rozměrům a drahým nákladům na údržbu, barevné lasery nikdy nezískaly široké uplatnění v komerčních aplikacích.
Netrvalo dlouho a podnikatelský duch Dr. Margalitha navrhl první laditelný laser OPO a úspěšně patentoval technologii. Od té doby se OPOTEK narodil v jeho garáži.
V červenci 1993 se OPOTEK stal první společností ve Spojených státech, která nabídla širokopásmové viditelné OPO. Mnoho současných produktů společnosti pochází z tohoto převratného designu. Od té doby různé pokroky v technologii neustále zlepšovaly a přizpůsobovaly výkon OPO.
Dr. Margalith dnes říká, že uznávanou metodou výstavby OPO je integrovat laser pumpy a optiku OPO do stejného pouzdra a zajistit, aby tyto dva nebylo možné oddělit. Tato konstrukce umožňuje, aby se celý laditelný laser snadno a bezpečně pohyboval podle potřeby.
Integrovaný software detekuje vyrovnání systému a v případě potřeby provádí úpravy. Tato stabilita je obzvláště kritická v komerčních prostředích, například při přesunu zobrazovacího zařízení z laboratoře na operační sál nemocnice.
„Některé OPO z minulosti byly tak křehké, že pokud by se systém přesunul, museli by jej inženýři znovu sladit,“ vysvětluje Dr. Margalith, „to není nutné pro dnešní stabilní OPO. Nastavení a školení již nevyžadují externí odborné znalosti. kupte si běžně dostupný produkt a nechte si ho poslat přes noc jako většinu spotřebních produktů.“
Automatizace nyní řídí všechny prvky systému, jako jsou harmonické laserové pumpy, optické ladění rotace krystalů, optika pro separaci křivek a útlumové členy. Vývojáři produktů mohou také použít sady pro vývoj softwaru k integraci funkcí softwarových funkcí OPO do svého vlastního softwaru.
"Pro výzkumného vědce nebo společnost používající tento laser ve svém produktu nemusí být ideální získat samostatný ovládací software od výrobce laditelného laseru. Upřednostnili by integraci všech ovládacích prvků do vlastního softwaru. V akademickém prostředí, uložení všech dat o parametrech laseru je zásadní pro bezproblémový provoz Integrace je klíčem k fungování všeho,“ vysvětluje Dr. Little z OPOTEK.
Integrace automatizace a řízení je důležitá, protože lasery jsou obvykle uzavřeny ve větším krytu, což ztěžuje jejich přeprogramování nebo servis.
Sadu pro vývoj softwaru lze také použít k nastavení programovatelných skenů předem určených vlnových délek v libovolném pořadí. To má aplikace v pokročilém zobrazování ve vysokém rozlišení. Vlastní zaostřitelnost laserů jim umožňuje vzorkovat neuvěřitelně malé oblasti, měření v desítkách mikronů. Předprogramováním laseru může systém rastrovat a přesunout laser do různých oblastí, aby vytvořil skeny s vysokým rozlišením.
"Protože se jedná o pulzní laser, který vystřelí mnohokrát za sekundu, můžete zadat, kolikrát chcete, aby vystřelil na každé vlnové délce, a rozhodnout, kolikrát vlnovou délku zvýšit nebo snížit," říká Dr. Little. "Nyní všechny vysokoenergetické paprsky vycházejí z jednoho portu, což operátorovi umožňuje přímo zacílit oblast zájmu pro analýzu."
Velikost souvisí s laditelným OPO laserem. Pokud je OPO příliš velké, bude integrace nástrojů obtížnější a celková stopa konečného produktu bude velká. To je velmi důležité s ohledem na prostorové požadavky výzkumné laboratoře.
Dr. Little se poprvé dozvěděl o laserech OPO jako postgraduální student na Louisianské státní univerzitě. Připomíná, že rané OPO byly "velmi velké, obtížně použitelné a často poškozené. Jeden OPO byl dlouhý 12 stop."
Dnes OPOTEK nabízí jeden z nejmenších laditelných laserů na trhu: Opolette 2940 velikosti „krabice od bot“. Přestože stále vyžaduje napájecí zdroj velikosti „aktovky“ s vnitřním vodním chlazením, 2.94-mikronové OPO laserová hlava zabírá malou stopu. I když stále vyžaduje napájecí zdroj o velikosti „aktovky“ s vnitřním vodním chlazením, laserová hlava OPO 2,94 mikronů má rozměry pouze 9,5 x 4,5 x 7,5 palce.
Podle Dr. Littlea malá velikost zvyšuje tuhost laseru a dále stabilizuje součásti uvnitř integrovaného krytu.
Charakteristickým rysem moderních OPO je schopnost přenášet širokou škálu vlnových délek prostřednictvím vláknové optiky. Vláknová optika se stala primární metodou přenosu laserů, protože ji lze snadno nastavit a odpojit. Kromě toho chrání koncového uživatele před vystavením světlu nebo očním kontaktem, protože světlo je přenášeno uzavřenou trubicí. OPOTEK nabízí dodávku vláken pro všechny své produkty bez ohledu na úroveň energie.
Historicky zahrnovaly lasery OPO složité ruční úpravy a přesné vyrovnání. Pokroky v technologii změnily tyto lasery na plug-and-play zařízení, která jsou stabilní a snadno se používají. Dnešní lasery OPO, snadno použitelné a spolehlivé, lze použít v komerčních a akademických laboratořích pro aplikace vývoje přípravků.
"Akademičtí výzkumníci by měli být schopni soustředit se na svůj výzkum spíše než se snažit vylepšovat nebo opravovat laserový systém," říká Dr. Margalith, "S vysoce kvalitním OPO laserem bude jejich zařízení schopno pracovat mimo provoz." -funkce boxu."
