Разработка на OPO лазери
Въпреки че OPO лазерите може да съществуват днес като plug-and-play устройства, тяхната еволюция не е гладка.
Оптичните параметрични осцилатори (OPO) работят, като използват кристал за преобразуване на Nd:YAG лазер в импулсен режим и неговите хармоници в определена честота. За да се постигне "настройка", както лазерът на помпата, така и OPO трябва да бъдат прецизно позиционирани. След това изследователите трябва ръчно да прецизират кристалите до микронно ниво, докато се достигне желаната дължина на вълната.
В ежедневните лабораторни операции изследователите трябва да бъдат постоянно нащрек за възможно разминаване на двата компонента. За да се усложнят допълнително нещата, дължини на вълните с определени честоти се излъчват от различни портове, което често изисква пренастройване на външната експериментална настройка.
Раждането на ОПОТЕК
Именно на този фон академичните изследователи намериха за изключително предизвикателство да оптимизират и включат OPO в търговски приложения.
Преди около 45 години, след много години в аерокосмическата област, д-р Маргалит научава, че китайски университет разработва широко регулируеми кристали, което отваря очите му за огромния потенциал на OPO лазерите. По онова време регулируемите лазери до голяма степен се основаваха на химия или багрила, които бяха непрекъснати, а не импулсни и често страдаха от проблеми с изтичане. В допълнение, поради тяхната висока сложност, обемисти размери и скъпи разходи за поддръжка, багрилните лазери никога не са получили широко приемане в търговски приложения.
Не след дълго предприемаческият дух на д-р Маргалит проектира първия регулируем OPO лазер и успешно патентова технологията. Оттогава ОПОТЕК се ражда в неговия гараж.
През юли 1993 г. OPOTEK стана първата компания в Съединените щати, която предлага широколентов видим OPO. Много от настоящите продукти на компанията произлизат от този новаторски дизайн. Оттогава различни постижения в технологиите непрекъснато подобряват и адаптират работата на OPO.
Днес д-р Маргалит казва, че приетият метод за изграждане на OPO е да се интегрират помпения лазер и OPO оптиката в един и същ корпус и да се гарантира, че двете не могат да бъдат разделени. Този дизайн позволява целият регулируем лазер да бъде лесно и безопасно преместен, ако е необходимо.
Интегрираният софтуер открива подравняването на системата и прави корекции, когато е необходимо. Тази стабилност е особено критична в търговски среди, като например при преместване на оборудване за изображения от лабораторията до болничната операционна зала.
„Някои OPO от миналото бяха толкова крехки, че ако системата бъде преместена, инженерите ще трябва да я настроят отново,“ обяснява д-р Маргалит, „Това не е необходимо за днешните стабилни OPO. Настройката и обучението вече не изискват външен експертен опит. Можете да купете готов продукт и го изпратете за една нощ, както повечето потребителски продукти."
Автоматизацията сега контролира всички системни елементи като хармоници на помпата, оптична настройка на въртене на кристала, оптика за разделяне на формата на вълната и атенюатори. Разработчиците на продукти могат също да използват комплекти за разработка на софтуер, за да интегрират функционалните функции на софтуера на OPO в техния собствен софтуер.
„За учен изследовател или компания, използваща този лазер в своя продукт, може да не е идеално да получи отделен контролен софтуер от производителя на регулируемия лазер. Те биха предпочели да интегрират всички контроли в собствения си софтуер. В академична среда, запазването на всички данни за параметрите на лазера е от решаващо значение за безпроблемната работа. Интеграцията е ключова за функционирането на всичко“, обяснява д-р Литъл от OPOTEK.
Интегрирането на автоматизация и управление е важно, тъй като обикновено лазерите са затворени в по-голям корпус, което ги прави трудни за препрограмиране или обслужване.
Комплектът за разработка на софтуер може също да се използва за настройване на програмируеми сканирания на предварително определени дължини на вълните в произволен ред. Това има приложения в усъвършенствани изображения с висока разделителна способност. Присъщата възможност за фокусиране на лазерите им позволява да вземат проби от невероятно малки площи, измерващи се в десетки микрони. Чрез предварително програмиране на лазера, системата може да растеризира и премества лазера в различни области, за да произвежда сканирания с висока разделителна способност.
„Тъй като това е импулсен лазер, който задейства много пъти в секунда, можете да въведете броя пъти, които искате да задейства при всяка дължина на вълната, и да решите колко пъти да увеличите или намалите дължината на вълната“, заявява д-р Литъл. „Сега всички високоенергийни лъчи идват от един порт, което позволява на оператора директно да се насочи към зоната на интерес за анализ.“
Размерът е свързан с регулируемия OPO лазер. Ако OPO е твърде голям, интегрирането на инструмента ще бъде по-трудно и общият отпечатък на крайния продукт ще бъде голям. Това е много важно предвид изискванията за пространство на една изследователска лаборатория.
Д-р Литъл за първи път научи за OPO лазерите като студент в държавния университет на Луизиана. Той припомня, че ранните OPO бяха "много големи, трудни за използване и често повредени. Един OPO беше дълъг 12 фута."
Днес OPOTEK предлага един от най-малките регулируеми лазери на пазара: Opolette 2940 с размерите на "кутия за обувки". Въпреки че все още изисква захранване с размер на "куфарче" с вътрешно водно охлаждане, 2.94-микронният OPO главата на лазера заема малък отпечатък. Въпреки че все още изисква захранване с размер на "куфарче" с вътрешно водно охлаждане, 2,94 микронната лазерна глава на OPO лазера има отпечатък от само 9,5 x 4,5 x 7,5 инча.
Според д-р Литъл, малкият размер увеличава твърдостта на лазера и допълнително стабилизира компонентите в интегрирания корпус.
Отличителна черта на съвременните OPO е способността за предаване на широк диапазон от дължини на вълните чрез оптични влакна. Оптичните влакна се превърнаха в основния метод за предаване на лазери, защото са лесни за настройка и прекъсване. В допълнение, той предпазва крайния потребител от излагане на светлина или контакт с очите, тъй като светлината се предава през затворена тръба. OPOTEK предлага доставка на влакна за всички свои продукти, независимо от нивото на енергия.
В исторически план OPO лазерите включват сложни ръчни настройки и прецизно подравняване. Напредъкът в технологиите е превърнал тези лазери в plug-and-play устройства, които са стабилни и лесни за използване. Днешните OPO лазери, лесни за използване и надеждни, могат да се използват в търговски и академични лабораторни условия за приложения за разработване на приспособления.
„Академичните изследователи трябва да могат да се съсредоточат върху изследванията си, вместо да се опитват да променят или поправят лазерната система“, според д-р Маргалит, „С висококачествен OPO лазер тяхното оборудване ще може да работи извън стандартите -кутия функции."
