OPO-laserien kehitys
Vaikka OPO-lasereita saattaa olla nykyäänkin plug-and-play-laitteina, niiden kehitys ei ole ollut sujuvaa.
Optiset parametriset oskillaattorit (OPO) toimivat kiteen avulla muuntaakseen pulssimuotoisen Nd:YAG-laserin ja sen harmoniset tietylle taajuudelle. "Värityksen" saavuttamiseksi sekä pumppulaser että OPO on asetettava tarkasti. Tutkijoiden täytyy sitten hienosäätää kiteet manuaalisesti mikronitasolle, kunnes haluttu aallonpituus saavutetaan.
Päivittäisessä laboratoriotoiminnassa tutkijoiden on jatkuvasti tarkkailtava näiden kahden komponentin mahdollista epätasapainoa. Asiaa mutkistaa entisestään se, että aallonpituuksia tietyillä taajuuksilla lähetetään eri porteista, mikä vaatii usein ulkoisen kokeellisen asennuksen uudelleensäätöä.
OPOTEKin syntymä
Juuri tätä taustaa vasten akateemiset tutkijat pitivät OPO:n optimointia ja sisällyttämistä kaupallisiin sovelluksiin erittäin haastavaksi.
Noin 45 vuotta sitten, useiden vuosien jälkeen ilmailualalla, tohtori Margalith sai tietää, että kiinalainen yliopisto kehitti laajalti viritettäviä kiteitä, mikä avasi hänen silmänsä näkemään OPO-laserien valtavan potentiaalin. Tuolloin viritettävät laserit perustuivat suurelta osin kemiaan tai väriaineisiin, jotka olivat jatkuvia pikemminkin kuin pulssitoimia ja kärsivät usein vuoto-ongelmista. Lisäksi väriainelaserit eivät koskaan saavuttaneet laajaa hyväksyntää kaupallisissa sovelluksissa niiden suuren monimutkaisuuden, suuren koon ja kalliiden ylläpitokustannusten vuoksi.
Ei kestänyt kauan, kun tohtori Margalithin yrittäjähenki suunnitteli ensimmäisen viritettävän OPO-laserin ja patentoi tekniikan menestyksekkäästi. Siitä lähtien OPOTEK syntyi hänen autotallissaan.
Heinäkuussa 1993 OPOTEKista tuli ensimmäinen yritys Yhdysvalloissa, joka tarjosi laajakaistan näkyvää OPO:ta. Monet yrityksen nykyisistä tuotteista ovat peräisin tästä uraauurtavasta suunnittelusta. Siitä lähtien erilaiset tekniikan edistysaskeleet ovat jatkuvasti parantaneet ja mukauttaneet OPO:iden suorituskykyä.
Nykyään tohtori Margalith sanoo, että hyväksytty menetelmä OPO:n rakentamiseen on integroida pumppulaser ja OPO-optiikka samaan koteloon ja varmistaa, että näitä kahta ei voida erottaa toisistaan. Tämän rakenteen ansiosta koko viritettävää laseria voidaan helposti ja turvallisesti siirtää tarpeen mukaan.
Integroitu ohjelmisto havaitsee järjestelmän kohdistuksen ja tekee tarvittavat säädöt. Tämä vakaus on erityisen kriittinen kaupallisissa ympäristöissä, kuten siirrettäessä kuvantamislaitteita laboratoriosta sairaalan leikkaussaliin.
"Jotkut menneisyyden OPO:t olivat niin hauraita, että jos järjestelmä siirrettäisiin, insinöörien täytyisi kohdistaa se uudelleen", tohtori Margalith selittää. "Tämä ei ole tarpeen nykypäivän vakaille OPO:ille. Asennus ja koulutus eivät enää vaadi ulkopuolista asiantuntemusta. Voit osta valmis tuote ja lähetä se yön aikana, kuten useimmat kuluttajatuotteet."
Automaatio ohjaa nyt kaikkia järjestelmän elementtejä, kuten pumpun laserharmonisia, kiteen kiertooptista viritystä, aaltomuodon erotteluoptiikkaa ja vaimentimia. Tuotekehittäjät voivat myös käyttää ohjelmistokehityssarjoja integroidakseen OPO:n ohjelmistotoiminnallisuuden ominaisuuksia omiin ohjelmistoihinsa.
"Tutkijalle tai yritykselle, joka käyttää tätä laseria tuotteessaan, ei ehkä ole ihanteellista hankkia erillistä ohjausohjelmistoa viritettävän laserin valmistajalta. He haluaisivat integroida kaikki ohjaimet omaan ohjelmistoonsa. Akateemisessa ympäristössä Kaikkien laserparametrien tietojen tallentaminen on ratkaisevan tärkeää saumattoman toiminnan kannalta.
Automaation ja ohjauksen integrointi on tärkeää, koska tyypillisesti laserit on suljettu suurempaan koteloon, mikä vaikeuttaa niiden uudelleenohjelmointia tai huoltamista.
Ohjelmistokehityssarjaa voidaan käyttää myös ohjelmoitavien skannausten asettamiseen ennalta määrätyille aallonpituuksille missä tahansa järjestyksessä. Tällä on sovelluksia edistyneessä, korkearesoluutioisessa kuvantamisessa. Lasereille ominaisen tarkennettavuuden ansiosta ne voivat ottaa näytteitä uskomattoman pieniltä alueilta, joiden mitat ovat kymmeniä mikroneja. Esiohjelmoimalla laserin järjestelmä voi rasteroida ja siirtää laserin eri alueille tuottaakseen korkearesoluutioisia skannauksia.
"Koska tämä on pulssilaser, joka laukeaa monta kertaa sekunnissa, voit syöttää kuinka monta kertaa haluat sen ampuvan kullakin aallonpituudella ja päättää kuinka monta kertaa aallonpituutta lisätään tai vähennetään", tohtori Little toteaa. "Nyt kaikki korkean energian säteet tulevat yhdestä portista, jolloin operaattori voi kohdistaa suoraan kiinnostavaan alueeseen analysointia varten."
Koko liittyy viritettävään OPO-laseereihin. Jos OPO on liian suuri, instrumenttien integrointi on vaikeampaa ja lopputuotteen kokonaisjalanjälki on suuri. Tämä on erittäin tärkeää ottaen huomioon tutkimuslaboratorion tilantarpeet.
Dr. Little oppi ensimmäisen kerran OPO-lasereista jatko-opiskelijana Louisianan osavaltion yliopistossa. Hän muistuttaa, että varhaiset OPO:t olivat "erittäin suuria, vaikeita käyttää ja usein vaurioituneita. Yksi OPO oli 12 jalkaa pitkä."
Nykyään OPOTEK tarjoaa yhden markkinoiden pienimmistä viritettävistä lasereista: "kenkälaatikon" kokoisen Opolette 2940:n. Vaikka se vaatii edelleen "salkku"-kokoisen virtalähteen sisäisellä vesijäähdytyksellä, 2{4}}mikronin OPO laserin pää vie pienen jalanjäljen. Vaikka OPO laserin 2,94 mikronin laserpään koko on vain 9,5 x 4,5 x 7,5 tuumaa, se vaatii edelleen "salkun" kokoisen virtalähteen sisäisellä vesijäähdytyksellä.
Dr. Littlen mukaan pieni koko lisää laserin jäykkyyttä ja stabiloi entisestään integroidun kotelon komponentteja.
Nykyaikaisten OPO:iden erottuva piirre on kyky lähettää laaja valikoima aallonpituuksia kuituoptiikan kautta. Kuituoptiikasta on tullut ensisijainen menetelmä laserien siirtoon, koska se on helppo asentaa ja irrottaa. Lisäksi se suojaa loppukäyttäjää valolta tai katsekontaktilta, koska valo välittyy suljetun putken kautta. OPOTEK tarjoaa kuitutoimituksen kaikille tuotteilleen energiatasosta riippumatta.
Historiallisesti OPO-laserit sisälsivät monimutkaisia manuaalisia säätöjä ja tarkan kohdistuksen. Tekniikan kehitys on muuttanut nämä laserit plug and play -laitteiksi, jotka ovat vakaita ja helppokäyttöisiä. Nykypäivän OPO-lasereita, helppokäyttöisiä ja luotettavia, voidaan käyttää kaupallisissa ja akateemisissa laboratorioissa kiinnityskehityssovelluksissa.
"Akateemisten tutkijoiden pitäisi pystyä keskittymään tutkimukseensa sen sijaan, että he yrittäisivät säätää tai korjata laserjärjestelmää", tohtori Margalithin mukaan. "Korkealaatuisella OPO-lasereilla heidän laitteistonsa pystyvät toimimaan normaalisti. -laatikkotoiminnot."
