Razvoj OPO laserjev
Čeprav lahko laserji OPO danes obstajajo kot naprave plug-and-play, njihov razvoj ni bil gladek.
Optični parametrični oscilatorji (OPO) delujejo tako, da uporabljajo kristal za pretvorbo impulznega Nd:YAG laserja in njegovih harmonikov na določeno frekvenco. Da bi dosegli "nastavitev", morata biti laser črpalke in OPO natančno nameščena. Raziskovalci morajo nato ročno natančno nastaviti kristale na mikronsko raven, dokler ne dosežejo želene valovne dolžine.
Pri vsakodnevnih laboratorijskih operacijah morajo biti raziskovalci nenehno pozorni na morebitno neusklajenost obeh komponent. Da bi zadeve še bolj zapletli, se valovne dolžine pri določenih frekvencah oddajajo iz različnih vrat, kar pogosto zahteva ponovno prilagoditev zunanje eksperimentalne nastavitve.
Rojstvo OPOTEK-a
V tem ozadju se je akademskim raziskovalcem zdelo izjemno težko optimizirati in vključiti OPO v komercialne aplikacije.
Pred približno 45 leti, po mnogih letih na področju vesolja, je dr. Margalith izvedel, da kitajska univerza razvija široko nastavljive kristale, kar mu je odprlo oči za ogromen potencial OPO laserjev. Takrat so nastavljivi laserji v veliki meri temeljili na kemiji ali barvilih, ki so bila neprekinjena in ne pulzna in so pogosto imela težave s puščanjem. Poleg tega laserji za barvanje zaradi svoje visoke kompleksnosti, zajetne velikosti in dragih stroškov vzdrževanja nikoli niso bili splošno sprejeti v komercialnih aplikacijah.
Ni minilo dolgo, preden je podjetniški duh dr. Margalitha oblikoval prvi nastavljiv OPO laser in uspešno patentiral tehnologijo. Od takrat se je v njegovi garaži rodil OPOTEK.
Julija 1993 je OPOTEK postal prvo podjetje v ZDA, ki je ponudilo širokopasovni vidni OPO. Številni trenutni izdelki podjetja izhajajo iz te prelomne zasnove. Od takrat je različni napredek v tehnologiji nenehno izboljševal in prilagajal delovanje OPO.
Danes dr. Margalith pravi, da je sprejeta metoda izdelave OPO integracija laserja s črpalko in optike OPO v istem ohišju in zagotovitev, da ju ni mogoče ločiti. Ta zasnova omogoča enostavno in varno premikanje celotnega nastavljivega laserja po potrebi.
Integrirana programska oprema zazna poravnavo sistema in po potrebi izvede prilagoditve. Ta stabilnost je še posebej pomembna v komercialnih okoljih, na primer pri premikanju opreme za slikanje iz laboratorija v bolnišnično operacijsko sobo.
"Nekateri OPO iz preteklosti so bili tako krhki, da bi ga morali inženirji, če bi sistem premaknili, znova nastaviti," pojasnjuje dr. Margalith, "To ni potrebno za današnje stabilne OPO. Namestitev in usposabljanje ne zahtevata več zunanjega strokovnega znanja. Lahko kupite izdelek, ki je že na polici, in ga pošljete čez noč, kot večino potrošniških izdelkov."
Avtomatizacija zdaj nadzoruje vse sistemske elemente, kot so harmoniki laserja črpalke, optična nastavitev rotacije kristala, optika za ločevanje valovnih oblik in dušilniki. Razvijalci izdelkov lahko uporabljajo tudi komplete za razvoj programske opreme za integracijo funkcij programske opreme OPO v svojo lastno programsko opremo.
"Za raziskovalca ali podjetje, ki uporablja ta laser v svojem izdelku, morda ni idealno, da od proizvajalca nastavljivega laserja dobi ločeno krmilno programsko opremo. Raje bi integrirali vse kontrole v svojo programsko opremo. V akademskem okolju, shranjevanje vseh podatkov o laserskih parametrih je ključnega pomena za brezhibno delovanje," pojasnjuje dr. Little iz OPOTEK-a.
Vključevanje avtomatizacije in nadzora je pomembno, ker so laserji običajno zaprti v večjem ohišju, zaradi česar jih je težko ponovno programirati ali servisirati.
Komplet za razvoj programske opreme se lahko uporablja tudi za nastavitev programabilnih skeniranj vnaprej določenih valovnih dolžin v poljubnem vrstnem redu. To ima aplikacije pri naprednem slikanju z visoko ločljivostjo. Prirojena možnost fokusiranja laserjev jim omogoča vzorčenje neverjetno majhnih površin, ki merijo v desetine mikronov. S predprogramiranjem laserja lahko sistem rasterizira in premakne laser na različna področja, da ustvari skeniranje z visoko ločljivostjo.
"Ker je to impulzni laser, ki se sproži večkrat na sekundo, lahko vnesete, kolikokrat želite, da se sproži pri vsaki valovni dolžini, in se odločite, kolikokrat želite povečati ali zmanjšati valovno dolžino," pravi dr. Little. "Zdaj vsi visokoenergijski žarki prihajajo iz enega pristanišča, kar omogoča operaterju, da neposredno cilja na področje, ki ga zanima za analizo."
Velikost je povezana z nastavljivim laserjem OPO. Če je OPO prevelik, bo integracija instrumentov težja in skupni odtis končnega izdelka bo velik. To je zelo pomembno glede na prostorske zahteve raziskovalnega laboratorija.
Dr. Little je za laserje OPO prvič izvedel kot podiplomski študent na državni univerzi Louisiana. Spominja se, da so bili zgodnji OPO "zelo veliki, težki za uporabo in pogosto poškodovani. En OPO je bil dolg 12 čevljev."
Danes OPOTEK ponuja enega najmanjših nastavljivih laserjev na trgu: Opolette 2940 velikosti "škatle za čevlje". Čeprav še vedno potrebuje napajalnik velikosti "aktovke" z notranjim vodnim hlajenjem, 294-mikronski OPO laserska glava zavzema majhen odtis. Medtem ko še vedno potrebuje napajalnik velikosti "aktovke" z notranjim vodnim hlajenjem, ima 2,94 mikronska laserska glava laserja OPO velik odtis le 9,5 x 4,5 x 7,5 palcev.
Po besedah dr. Littlea majhna velikost poveča togost laserja in dodatno stabilizira komponente v integriranem ohišju.
Posebnost sodobnih OPO je sposobnost prenosa širokega razpona valovnih dolžin skozi optična vlakna. Optična vlakna so postala primarna metoda prenosa laserjev, ker jih je enostavno nastaviti in odklopiti. Poleg tega ščiti končnega uporabnika pred izpostavljenostjo svetlobi ali stikom z očmi, ker se svetloba prenaša skozi zaprto cev. OPOTEK ponuja dostavo vlaken za vse svoje izdelke, ne glede na raven energije.
V preteklosti so laserji OPO vključevali zapletene ročne nastavitve in natančno poravnavo. Tehnološki napredek je te laserje spremenil v naprave plug-and-play, ki so stabilne in enostavne za uporabo. Današnji laserji OPO, enostavni za uporabo in zanesljivi, se lahko uporabljajo v komercialnih in akademskih laboratorijih za aplikacije za razvoj vpenjal.
»Akademski raziskovalci bi morali imeti možnost, da se osredotočijo na svoje raziskave, namesto da poskušajo prilagoditi ali popraviti laserski sistem,« pravi dr. Margalith, »z visokokakovostnim laserjem OPO bo njihova oprema lahko delovala izven -funkcije škatle."
