Vývoj OPO laserov
Hoci lasery OPO dnes môžu existovať ako zariadenia typu plug-and-play, ich vývoj nebol hladký.
Optické parametrické oscilátory (OPO) pracujú pomocou kryštálu na konverziu Nd:YAG lasera v pulznom režime a jeho harmonických na špecifickú frekvenciu. Aby sa dosiahlo „vyladenie“, je potrebné presne umiestniť laser pumpy aj OPO. Výskumníci potom musia ručne jemne doladiť kryštály na mikrónovú úroveň, kým sa nedosiahne požadovaná vlnová dĺžka.
Pri každodenných laboratórnych operáciách musia výskumníci neustále dávať pozor na možné nesprávne zarovnanie týchto dvoch komponentov. Aby sa veci ešte viac skomplikovali, vlnové dĺžky pri určitých frekvenciách sú emitované z rôznych portov, čo si často vyžaduje úpravu externého experimentálneho nastavenia.
Narodenie OPOTEK
Práve na tomto pozadí akademickí výskumníci považovali za mimoriadne náročné optimalizovať a začleniť OPO do komerčných aplikácií.
Asi pred 45 rokmi, po mnohých rokoch v oblasti letectva, sa Dr. Margalith dozvedel, že čínska univerzita vyvíja široko laditeľné kryštály, čo mu otvorilo oči pre obrovský potenciál OPO laserov. V tom čase boli laditeľné lasery z veľkej časti založené na chémii alebo farbivách, ktoré boli skôr kontinuálne ako pulzné a často trpeli problémami s únikom. Navyše, kvôli ich vysokej zložitosti, objemným rozmerom a drahým nákladom na údržbu, farebné lasery nikdy nezískali široké uplatnenie v komerčných aplikáciách.
Netrvalo dlho a podnikateľský duch Dr. Margalitha navrhol prvý laditeľný OPO laser a úspešne patentoval technológiu. Odvtedy sa OPOTEK narodil v jeho garáži.
V júli 1993 sa OPOTEK stal prvou spoločnosťou v Spojených štátoch, ktorá ponúka širokopásmové viditeľné OPO. Mnohé zo súčasných produktov spoločnosti vychádzajú z tohto prelomového dizajnu. Odvtedy rôzne pokroky v technológii neustále zlepšovali a prispôsobovali výkonnosť OPO.
Dnes Dr. Margalith hovorí, že akceptovanou metódou výstavby OPO je integrácia lasera pumpy a optiky OPO do rovnakého krytu a zabezpečenie toho, že tieto dva nemožno oddeliť. Tento dizajn umožňuje, aby sa celý laditeľný laser ľahko a bezpečne pohyboval podľa potreby.
Integrovaný softvér rozpozná zarovnanie systému a v prípade potreby vykoná úpravy. Táto stabilita je obzvlášť dôležitá v komerčnom prostredí, napríklad pri presune zobrazovacieho zariadenia z laboratória do nemocničnej operačnej sály.
„Niektoré OPO z minulosti boli také krehké, že ak by sa systém presunul, inžinieri by ho museli preladiť,“ vysvetľuje Dr. Margalith, „to nie je potrebné pre dnešné stabilné OPO. Nastavenie a školenie už nevyžaduje externé odborné znalosti. kúpte si bežne dostupný produkt a nechajte si ho poslať cez noc ako väčšina spotrebných produktov.“
Automatizácia teraz riadi všetky prvky systému, ako sú harmonické laserové čerpadlá, optické ladenie otáčania kryštálov, optika na oddelenie priebehov a atenuátory. Vývojári produktov môžu tiež použiť súpravy na vývoj softvéru na integráciu funkcií softvéru OPO do svojho vlastného softvéru.
"Pre výskumného pracovníka alebo spoločnosť, ktorá používa tento laser vo svojom produkte, nemusí byť ideálne získať samostatný riadiaci softvér od výrobcu laditeľného lasera. Radšej by integrovali všetky ovládacie prvky do vlastného softvéru. V akademickom prostredí uloženie všetkých údajov o parametroch lasera je rozhodujúce pre bezproblémovú prevádzku Integrácia je kľúčom k fungovaniu všetkého,“ vysvetľuje Dr. Little z OPOTEK.
Integrácia automatizácie a riadenia je dôležitá, pretože lasery sú zvyčajne uzavreté vo väčšom kryte, čo sťažuje ich preprogramovanie alebo servis.
Súpravu na vývoj softvéru možno použiť aj na nastavenie programovateľných skenov vopred určených vlnových dĺžok v ľubovoľnom poradí. To má aplikácie v pokročilom zobrazovaní s vysokým rozlíšením. Vlastná zaostriteľnosť laserov im umožňuje vzorkovať neuveriteľne malé oblasti, merané v desiatkach mikrónov. Predprogramovaním lasera môže systém rastrovať a presunúť laser do rôznych oblastí, aby vytvoril skeny s vysokým rozlíšením.
„Keďže ide o pulzný laser, ktorý vyžaruje mnohokrát za sekundu, môžete zadať, koľkokrát chcete, aby vystrelil pri každej vlnovej dĺžke, a rozhodnúť sa, koľkokrát vlnovú dĺžku zväčšíte alebo znížite,“ hovorí Dr. Little. "Teraz všetky vysokoenergetické lúče prichádzajú z jedného portu, čo operátorovi umožňuje priamo zamerať oblasť záujmu na analýzu."
Veľkosť súvisí s laditeľným OPO laserom. Ak je OPO príliš veľké, integrácia nástrojov bude ťažšia a celková stopa konečného produktu bude veľká. To je veľmi dôležité vzhľadom na priestorové požiadavky výskumného laboratória.
Dr. Little sa prvýkrát dozvedel o laseroch OPO ako postgraduálny študent na Louisianskej štátnej univerzite. Spomína, že rané OPO boli "veľmi veľké, ťažko použiteľné a často poškodené. Jeden OPO bol dlhý 12 stôp."
Dnes OPOTEK ponúka jeden z najmenších laditeľných laserov na trhu: Opolette 2940 veľkosti „škatule od topánok“. Hoci stále vyžaduje napájací zdroj veľkosti „aktovky“ s vnútorným vodným chladením, 2.94-mikrónový OPO laserová hlava zaberá malú stopu. Aj keď stále vyžaduje napájací zdroj veľkosti „aktovky“ s vnútorným vodným chladením, laserová hlava OPO s uhlopriečkou 2,94 mikrónu má pôdorys len 9,5 x 4,5 x 7,5 palca.
Malá veľkosť podľa Dr. Little zvyšuje tuhosť lasera a ďalej stabilizuje komponenty v integrovanom kryte.
Charakteristickým znakom moderných OPO je schopnosť prenášať široký rozsah vlnových dĺžok cez vláknovú optiku. Vláknová optika sa stala primárnou metódou prenosu laserov, pretože sa ľahko nastavuje a odpája. Okrem toho chráni koncového užívateľa pred vystavením svetlu alebo kontaktu s očami, pretože svetlo sa prenáša cez uzavretú trubicu. OPOTEK ponúka dodávku vlákien pre všetky svoje produkty bez ohľadu na úroveň energie.
Historicky zahŕňali lasery OPO zložité manuálne úpravy a presné zarovnanie. Pokrok v technológii zmenil tieto lasery na zariadenia typu plug-and-play, ktoré sú stabilné a ľahko sa používajú. Dnešné lasery OPO, ľahko použiteľné a spoľahlivé, môžu byť použité v komerčných a akademických laboratóriách pre aplikácie vývoja prípravkov.
„Akademickí výskumníci by mali byť schopní sústrediť sa na svoj výskum a nie snažiť sa vylepšiť alebo opraviť laserový systém,“ hovorí Dr. Margalith, „S vysokokvalitným OPO laserom bude ich zariadenie schopné pracovať mimo -funkcie boxov."
