Розробка лазерів ОПО
Незважаючи на те, що лазери OPO можуть існувати сьогодні як пристрої, що працюють під керуванням, їхня еволюція не була гладкою.
Оптичні параметричні осцилятори (OPO) працюють за допомогою кристала для перетворення Nd:YAG-лазера в імпульсному режимі та його гармонік на певну частоту. Для досягнення «налаштування» і лазер накачування, і OPO повинні бути точно розташовані. Потім дослідникам потрібно вручну налаштувати кристали до мікронного рівня, поки не буде досягнута бажана довжина хвилі.
У повсякденній лабораторній роботі дослідники повинні постійно стежити за можливим розбіжністю двох компонентів. Ще більше ускладнює ситуацію те, що хвилі на певних частотах випромінюються з різних портів, що часто вимагає перенастроювання зовнішньої експериментальної установки.
Народження ОПОТЕК
Саме на цьому фоні академічні дослідники виявили надзвичайно складним завданням оптимізувати та включити OPO в комерційні програми.
Приблизно 45 років тому, після багатьох років роботи в аерокосмічній галузі, доктор Маргаліт дізнався, що китайський університет розробляє широко регульовані кристали, що відкрило йому очі на величезний потенціал OPO-лазерів. У той час регульовані лазери в основному базувалися на хімії або барвниках, які були безперервними, а не імпульсними, і часто страждали від проблем з витоком. Крім того, через їх високу складність, громіздкі розміри та дорогі витрати на обслуговування лазери на барвниках ніколи не отримали широкого визнання в комерційних застосуваннях.
Незабаром підприємницький дух доктора Маргаліта розробив перший регульований лазер OPO та успішно запатентував технологію. Відтоді в його гаражі народжувався ОПОТЕК.
У липні 1993 року OPOTEK стала першою компанією в Сполучених Штатах, яка запропонувала широкосмуговий видимий OPO. Багато з поточних продуктів компанії створені завдяки цьому новаторському дизайну. Відтоді різноманітні досягнення в технології постійно покращували та адаптували продуктивність OPO.
Сьогодні доктор Маргаліт каже, що загальноприйнятим методом побудови OPO є інтеграція лазера накачування та оптики OPO в одному корпусі та забезпечення того, що вони не можуть бути розділені. Ця конструкція дозволяє легко та безпечно переміщати весь регульований лазер за потреби.
Інтегроване програмне забезпечення визначає вирівнювання системи та вносить коригування, якщо це необхідно. Ця стабільність особливо важлива в комерційному середовищі, наприклад під час переміщення обладнання для візуалізації з лабораторії до операційної лікарні.
«Деякі OPO минулого були настільки крихкими, що якби систему перенесли, інженерам довелося б її переналаштувати, — пояснює д-р Маргаліт. — Для сучасних стабільних OPO це не обов’язково. Налаштування та навчання більше не вимагають стороннього досвіду. Ви можете купіть готовий продукт і доставте його протягом ночі, як і більшість споживчих товарів».
Тепер автоматизація контролює всі елементи системи, такі як гармоніки лазера накачування, оптичне налаштування обертання кристала, оптика поділу форми хвилі та атенюатори. Розробники продуктів також можуть використовувати набори для розробки програмного забезпечення, щоб інтегрувати функції програмного забезпечення OPO у своє власне програмне забезпечення.
«Для дослідника або компанії, яка використовує цей лазер у своєму продукті, може бути не ідеальним отримувати окреме програмне забезпечення для керування від виробника регульованого лазера. Вони воліють інтегрувати всі елементи керування у своє програмне забезпечення. В академічному середовищі, Збереження всіх даних про лазерні параметри має вирішальне значення для безперебійної роботи, — пояснює доктор Літтл з OPOTEK.
Інтеграція автоматизації та керування є важливою, оскільки зазвичай лазери поміщені у більший корпус, що ускладнює їхнє перепрограмування чи обслуговування.
Набір для розробки програмного забезпечення також можна використовувати для налаштування програмованого сканування заздалегідь визначених довжин хвиль у будь-якому порядку. Це має застосування в розширених зображеннях із високою роздільною здатністю. Притаманна лазерам здатність до фокусування дає змогу знімати зразки неймовірно малих ділянок із розміром у десятки мікрон. Шляхом попереднього програмування лазера система може растеризувати та переміщувати лазер у різні області для створення сканів із високою роздільною здатністю.
«Оскільки це імпульсний лазер, який спрацьовує багато разів на секунду, ви можете ввести кількість разів, які ви хочете, щоб він спрацьовував на кожній довжині хвилі, і вирішити, у скільки разів збільшити або зменшити довжину хвилі», — заявляє доктор Літтл. «Тепер усі промені високої енергії виходять з одного порту, що дозволяє оператору безпосередньо націлитися на область інтересу для аналізу».
Розмір залежить від регульованого лазера OPO. Якщо OPO занадто великий, інтеграція приладу буде складнішою, а загальний слід кінцевого продукту буде великим. Це дуже важливо, враховуючи вимоги до простору дослідницької лабораторії.
Доктор Літтл вперше дізнався про лазери OPO, будучи аспірантом Університету штату Луїзіана. Він нагадує, що ранні OPO були «дуже великими, складними у використанні та часто пошкодженими. Один OPO був 12 футів у довжину».
Сьогодні OPOTEK пропонує один із найменших регульованих лазерів на ринку: Opolette 2940 розміром із «взуттєву коробку». Хоча для нього все ще потрібен блок живлення розміром із «портфель» із внутрішнім водяним охолодженням, 294-мікронний OPO головка лазера займає невеликий слід. Незважаючи на те, що йому все ще потрібен джерело живлення розміром із «портфелем» із внутрішнім водяним охолодженням, лазерна головка лазера OPO розміром 2,94 мікрона займає лише 9,5 x 4,5 x 7,5 дюйма.
За словами доктора Літтла, невеликий розмір збільшує жорсткість лазера та додатково стабілізує компоненти всередині вбудованого корпусу.
Відмінною рисою сучасних ОПО є здатність передавати по волоконній оптиці широкий діапазон довжин хвиль. Волоконна оптика стала основним методом передачі лазерів, оскільки її легко налаштувати та від’єднати. Крім того, він захищає кінцевого користувача від впливу світла або контакту з очима, оскільки світло передається через закриту трубку. OPOTEK пропонує доставку оптоволокна для всіх своїх продуктів, незалежно від рівня енергії.
Історично лазери OPO передбачали складне ручне налаштування та точне вирівнювання. Удосконалення технологій перетворило ці лазери на стабільні та прості у використанні пристрої, що підключаються та працюють. Сучасні лазери OPO, прості у використанні та надійні, можна використовувати в комерційних і академічних лабораторіях для розробки приладів.
«Академічні дослідники повинні мати можливість зосередитися на своїх дослідженнях, а не намагатися налаштувати або виправити лазерну систему», за словами д-ра Маргаліта, «за допомогою високоякісного лазера OPO їхнє обладнання зможе працювати нестандартно». -функції ящика."
