Ontwikkeling van OPO-lasers
Hoewel OPO-lasers tegenwoordig mogelijk als plug-and-play-apparaten bestaan, is hun evolutie niet soepel verlopen.
Optische parametrische oscillatoren (OPO's) gebruiken een kristal om een gepulseerde Nd:YAG-laser en zijn harmonischen om te zetten in een specifieke frequentie. Om "tuning" te bereiken, moeten zowel de pomplaser als de OPO nauwkeurig worden gepositioneerd. Onderzoekers moeten de kristallen vervolgens handmatig afstemmen tot op micronniveau totdat de gewenste golflengte is bereikt.
Bij de dagelijkse laboratoriumwerkzaamheden moeten onderzoekers voortdurend op hun hoede zijn voor een mogelijke verkeerde uitlijning van de twee componenten. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, worden golflengten bij bepaalde frequenties uitgezonden vanuit verschillende poorten, wat vaak een aanpassing van de externe experimentele opstelling vereist.
De geboorte van OPOTEK
Het was tegen deze achtergrond dat academische onderzoekers het uiterst uitdagend vonden om OPO te optimaliseren en in commerciële toepassingen te integreren.
Ongeveer 45 jaar geleden, na vele jaren in de lucht- en ruimtevaartsector, ontdekte Dr. Margalith dat een Chinese universiteit breed afstembare kristallen aan het ontwikkelen was, wat zijn ogen opende voor het enorme potentieel van OPO-lasers. Destijds waren afstembare lasers grotendeels gebaseerd op chemie of kleurstoffen, die continu waren in plaats van gepulseerd en vaak last hadden van lekkageproblemen. Bovendien hebben kleurstoflasers, vanwege hun hoge complexiteit, omvangrijke afmetingen en dure onderhoudskosten, nooit brede acceptatie gekregen in commerciële toepassingen.
Het duurde niet lang voordat de ondernemerszin van Dr. Margalith de eerste afstembare OPO-laser ontwierp en de technologie met succes patenteerde. Sindsdien werd OPOTEK in zijn garage geboren.
In juli 1993 werd OPOTEK het eerste bedrijf in de Verenigde Staten dat zichtbare OPO voor breedband aanbood. Veel van de huidige producten van het bedrijf komen voort uit dit baanbrekende ontwerp. Sindsdien hebben verschillende technologische ontwikkelingen de prestaties van OPO's voortdurend verbeterd en aangepast.
Tegenwoordig zegt Dr. Margalith dat de geaccepteerde methode voor het bouwen van een OPO is om de pomplaser en de OPO-optiek in dezelfde behuizing te integreren en ervoor te zorgen dat de twee niet van elkaar kunnen worden gescheiden. Dankzij dit ontwerp kan de gehele afstembare laser indien nodig eenvoudig en veilig worden verplaatst.
Geïntegreerde software detecteert de systeemuitlijning en stuurt waar nodig bij. Deze stabiliteit is vooral van cruciaal belang in commerciële omgevingen, zoals bij het verplaatsen van beeldapparatuur van het laboratorium naar de operatiekamer van het ziekenhuis.
"Sommige OPO's uit het verleden waren zo kwetsbaar dat als het systeem werd verplaatst, ingenieurs het opnieuw moesten uitlijnen", legt Dr. Margalith uit. "Dit is niet nodig voor de huidige stabiele OPO's. Voor de installatie en training is geen externe expertise meer nodig. koop een kant-en-klaar product en laat het 's nachts verzenden, zoals de meeste consumentenproducten.'
Automatisering bestuurt nu alle systeemelementen, zoals pomplaserharmonischen, optische afstemming van kristalrotatie, optica voor golfvormscheiding en verzwakkers. Productontwikkelaars kunnen ook softwareontwikkelingskits gebruiken om de softwarefunctionaliteitsfuncties van OPO in hun eigen software te integreren.
“Voor een onderzoeker of bedrijf dat deze laser in zijn product gebruikt, is het misschien niet ideaal om aparte besturingssoftware van de fabrikant van de afstembare laser te krijgen. Ze zouden het liefst alle besturingen in hun eigen software integreren. In een academische setting zou Het opslaan van alle gegevens over de laserparameters is van cruciaal belang voor een naadloze werking. Integratie is de sleutel tot het functioneren van alles", legt Dr. Little van OPOTEK uit.
Het integreren van automatisering en besturing is belangrijk omdat lasers doorgaans in een grotere behuizing zijn ingesloten, waardoor ze moeilijk te herprogrammeren of te onderhouden zijn.
De softwareontwikkelingskit kan ook worden gebruikt om programmeerbare scans van vooraf bepaalde golflengten in willekeurige volgorde op te zetten. Dit heeft toepassingen in geavanceerde beeldvorming met hoge resolutie. Dankzij de inherente focusseerbaarheid van lasers kunnen ze ongelooflijk kleine gebieden bemonsteren, met afmetingen in tientallen microns. Door de laser voor te programmeren, kan het systeem de laser rasteren en naar verschillende gebieden verplaatsen om scans met een hoge resolutie te produceren.
"Aangezien dit een gepulseerde laser is die vele malen per seconde vuurt, kunt u het aantal keren invoeren dat u op elke golflengte wilt laten vuren en beslissen hoe vaak u de golflengte wilt vergroten of verkleinen", zegt Dr. Little. "Nu komen alle hoogenergetische stralen uit één haven, waardoor de operator zich rechtstreeks op het interessegebied kan richten voor analyse."
Grootte is gerelateerd aan de afstembare OPO-laser. Als de OPO te groot is, zal de integratie van instrumenten moeilijker zijn en zal de totale voetafdruk van het eindproduct groot zijn. Dit is erg belangrijk gezien de ruimtevereisten van een onderzoekslaboratorium.
Dr. Little hoorde voor het eerst over OPO-lasers toen hij studeerde aan de Louisiana State University. Hij herinnert zich dat vroege OPO's "erg groot, moeilijk te gebruiken en vaak beschadigd waren. Eén OPO was 3 meter lang."
Tegenwoordig biedt OPOTEK een van de kleinste afstembare lasers op de markt: de Opolette 2940 ter grootte van een "schoenendoos". Hoewel er nog steeds een voeding ter grootte van een "koffertje" met interne waterkoeling nodig is, is de OPO van 2,94-micron laserkop neemt een kleine voetafdruk in beslag. Hoewel er nog steeds een voeding van "kofferformaat" met interne waterkoeling nodig is, heeft de laserkop van 2,94 micron van de OPO-laser een voetafdruk van slechts 9,5 x 4,5 x 7,5 inch.
Volgens Dr. Little verhoogt het kleine formaat de stijfheid van de laser en stabiliseert het de componenten binnen de geïntegreerde behuizing verder.
Een onderscheidend kenmerk van moderne OPO's is het vermogen om via glasvezel een breed scala aan golflengten te verzenden. Glasvezel is de belangrijkste methode geworden voor het verzenden van lasers, omdat het eenvoudig is in te stellen en los te koppelen. Bovendien beschermt het de eindgebruiker tegen blootstelling aan licht of oogcontact, omdat het licht door een gesloten buis wordt verzonden. OPOTEK biedt glasvezellevering voor al zijn producten, ongeacht het energieniveau.
Historisch gezien omvatten OPO-lasers complexe handmatige aanpassingen en nauwkeurige uitlijning. Technologische vooruitgang heeft van deze lasers plug-and-play-apparaten gemaakt die stabiel en gebruiksvriendelijk zijn. De huidige OPO-lasers, die eenvoudig te gebruiken en betrouwbaar zijn, kunnen worden gebruikt in commerciële en academische laboratoriumomgevingen voor armatuurontwikkelingstoepassingen.
"Academische onderzoekers zouden zich moeten kunnen concentreren op hun onderzoek in plaats van te proberen het lasersysteem aan te passen of te repareren", aldus Dr. Margalith. "Met een hoogwaardige OPO-laser zal hun apparatuur in staat zijn om buiten de standaardprestaties te presteren." -box-functies."
