Ανάπτυξη λέιζερ OPO
Αν και τα λέιζερ OPO μπορεί να υπάρχουν σήμερα ως συσκευές plug-and-play, η εξέλιξή τους δεν ήταν ομαλή.
Οι οπτικοί παραμετρικοί ταλαντωτές (OPOs) λειτουργούν χρησιμοποιώντας έναν κρύσταλλο για να μετατρέψουν ένα λέιζερ παλμικής λειτουργίας Nd:YAG και τις αρμονικές του σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Για να επιτευχθεί «συντονισμός», τόσο το λέιζερ της αντλίας όσο και το OPO πρέπει να τοποθετηθούν με ακρίβεια. Στη συνέχεια, οι ερευνητές πρέπει να ρυθμίσουν χειροκίνητα τους κρυστάλλους στο επίπεδο micron έως ότου επιτευχθεί το επιθυμητό μήκος κύματος.
Στις καθημερινές εργαστηριακές λειτουργίες, οι ερευνητές πρέπει να είναι συνεχώς σε επιφυλακή για πιθανή εσφαλμένη ευθυγράμμιση των δύο συστατικών. Για να περιπλέξουν περαιτέρω τα πράγματα, μήκη κύματος σε ορισμένες συχνότητες εκπέμπονται από διαφορετικές θύρες, κάτι που συχνά απαιτεί αναπροσαρμογή της εξωτερικής πειραματικής εγκατάστασης.
Η Γέννηση του ΟΠΟΤΕΚ
Σε αυτό το πλαίσιο, οι ακαδημαϊκοί ερευνητές βρήκαν ότι ήταν εξαιρετικά δύσκολο να βελτιστοποιήσουν και να ενσωματώσουν το OPO σε εμπορικές εφαρμογές.
Πριν από περίπου 45 χρόνια, μετά από πολλά χρόνια στον αεροδιαστημικό τομέα, ο Δρ Margalith έμαθε ότι ένα κινεζικό πανεπιστήμιο αναπτύσσει ευρέως συντονιζόμενους κρυστάλλους, οι οποίοι άνοιξαν τα μάτια του στις τεράστιες δυνατότητες των λέιζερ OPO. Εκείνη την εποχή, τα συντονίσιμα λέιζερ βασίζονταν σε μεγάλο βαθμό στη χημεία ή τις βαφές, οι οποίες ήταν συνεχείς και όχι παλμικές και συχνά υπέφεραν από προβλήματα διαρροής. Επιπλέον, λόγω της υψηλής πολυπλοκότητάς τους, του ογκώδους μεγέθους και του ακριβού κόστους συντήρησης, τα λέιζερ βαφής δεν κέρδισαν ποτέ ευρεία αποδοχή στις εμπορικές εφαρμογές.
Δεν πέρασε πολύς καιρός πριν το επιχειρηματικό πνεύμα του Dr. Margalith σχεδίασε το πρώτο ρυθμιζόμενο λέιζερ OPO και κατοχύρωσε με επιτυχία την τεχνολογία. Έκτοτε ο ΟΠΟΤΕΚ γεννήθηκε στο γκαράζ του.
Τον Ιούλιο του 1993, η OPOTEK έγινε η πρώτη εταιρεία στις Ηνωμένες Πολιτείες που προσέφερε ευρυζωνικό ορατό OPO. Πολλά από τα τρέχοντα προϊόντα της εταιρείας προέρχονται από αυτόν τον πρωτοποριακό σχεδιασμό. Έκτοτε, διάφορες τεχνολογικές εξελίξεις ενισχύουν και προσαρμόζουν συνεχώς την απόδοση των OPO.
Σήμερα, ο Δρ Margalith λέει ότι η αποδεκτή μέθοδος κατασκευής ενός OPO είναι η ενσωμάτωση του λέιζερ της αντλίας και των οπτικών OPO στο ίδιο περίβλημα και η διασφάλιση ότι τα δύο δεν μπορούν να διαχωριστούν. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει την εύκολη και ασφαλή μετακίνηση ολόκληρου του ρυθμιζόμενου λέιζερ ανάλογα με τις ανάγκες.
Το ενσωματωμένο λογισμικό ανιχνεύει την ευθυγράμμιση του συστήματος και κάνει προσαρμογές όπου χρειάζεται. Αυτή η σταθερότητα είναι ιδιαίτερα κρίσιμη σε εμπορικά περιβάλλοντα, όπως όταν μετακινείτε εξοπλισμό απεικόνισης από το εργαστήριο στο χειρουργείο του νοσοκομείου.
"Μερικά OPO του παρελθόντος ήταν τόσο εύθραυστα που αν το σύστημα μετακινούνταν, οι μηχανικοί θα έπρεπε να το ευθυγραμμίσουν εκ νέου", εξηγεί ο Δρ Margalith, "Αυτό δεν είναι απαραίτητο για τα σημερινά σταθερά OPO. Η εγκατάσταση και η εκπαίδευση δεν απαιτούν πλέον εξωτερική τεχνογνωσία. Μπορείτε αγοράστε ένα προϊόν εκτός ραφιού και στείλτε το μια νύχτα όπως τα περισσότερα καταναλωτικά προϊόντα."
Ο αυτοματισμός ελέγχει πλέον όλα τα στοιχεία του συστήματος, όπως αρμονικές λέιζερ αντλίας, οπτικό συντονισμό περιστροφής κρυστάλλου, οπτικά διαχωρισμού κυματομορφής και εξασθενητές. Οι προγραμματιστές προϊόντων μπορούν επίσης να χρησιμοποιήσουν κιτ ανάπτυξης λογισμικού για να ενσωματώσουν τις λειτουργίες λειτουργικότητας λογισμικού του OPO στο δικό τους λογισμικό.
"Για έναν ερευνητή ή εταιρεία που χρησιμοποιεί αυτό το λέιζερ στο προϊόν του, μπορεί να μην είναι ιδανικό να αποκτήσει ξεχωριστό λογισμικό ελέγχου από τον κατασκευαστή του ρυθμιζόμενου λέιζερ. Θα προτιμούσε να ενσωματώσει όλα τα στοιχεία ελέγχου στο δικό του λογισμικό. Σε ακαδημαϊκό περιβάλλον, Η αποθήκευση όλων των δεδομένων στις παραμέτρους του λέιζερ είναι κρίσιμη για την απρόσκοπτη λειτουργία Η ενσωμάτωση είναι το κλειδί για τη λειτουργία όλων», εξηγεί ο Dr. Little της OPOTEK.
Η ενσωμάτωση του αυτοματισμού και του ελέγχου είναι σημαντική επειδή συνήθως τα λέιζερ περικλείονται σε ένα μεγαλύτερο περίβλημα, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον επαναπρογραμματισμό ή τη σέρβις τους.
Το κιτ ανάπτυξης λογισμικού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση προγραμματιζόμενων σαρώσεων προκαθορισμένων μηκών κύματος με οποιαδήποτε σειρά. Αυτό έχει εφαρμογές σε προηγμένη απεικόνιση υψηλής ανάλυσης. Η εγγενής δυνατότητα εστίασης των λέιζερ τους επιτρέπει να δειγματίζουν απίστευτα μικρές περιοχές, με μέτρηση σε δεκάδες μικρά. Προγραμματίζοντας εκ των προτέρων το λέιζερ, το σύστημα μπορεί να ραστεροποιήσει και να μετακινήσει το λέιζερ σε διαφορετικές περιοχές για να παράγει σαρώσεις υψηλής ανάλυσης.
«Δεδομένου ότι πρόκειται για ένα παλμικό λέιζερ που εκπέμπει πολλές φορές το δευτερόλεπτο, μπορείτε να εισαγάγετε τον αριθμό των φορών που θέλετε να εκτοξευθεί σε κάθε μήκος κύματος και να αποφασίσετε πόσες φορές θα αυξήσετε ή να μειώσετε το μήκος κύματος», δηλώνει ο Dr. Little. «Τώρα όλες οι δέσμες υψηλής ενέργειας προέρχονται από μια θύρα, επιτρέποντας στον χειριστή να στοχεύσει άμεσα την περιοχή ενδιαφέροντος για ανάλυση».
Το μέγεθος σχετίζεται με το ρυθμιζόμενο λέιζερ OPO. Εάν το OPO είναι πολύ μεγάλο, η ενσωμάτωση του οργάνου θα είναι πιο δύσκολη και το συνολικό αποτύπωμα του τελικού προϊόντος θα είναι μεγάλο. Αυτό είναι πολύ σημαντικό λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις χώρου ενός ερευνητικού εργαστηρίου.
Ο Δρ Λιτλ έμαθε για πρώτη φορά για τα λέιζερ OPO ως μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα. Υπενθυμίζει ότι τα πρώτα OPO ήταν "πολύ μεγάλα, δύσκολα στη χρήση και συχνά κατεστραμμένα. Ένα OPO είχε μήκος 12 πόδια".
Σήμερα, η OPOTEK προσφέρει ένα από τα μικρότερα συντονίσιμα λέιζερ στην αγορά: το Opolette 2940 σε μέγεθος "κουτιού παπουτσιών". Παρόλο που εξακολουθεί να απαιτεί τροφοδοτικό μεγέθους "χαρτοφύλακα" με εσωτερική ψύξη νερού, το OPO 2.{4}}micron OPO. Η κεφαλή του λέιζερ καταλαμβάνει ένα μικρό αποτύπωμα. Ενώ εξακολουθεί να απαιτείται τροφοδοτικό μεγέθους "χαρτοφύλακα" με εσωτερική ψύξη νερού, η κεφαλή λέιζερ 2,94 micron του λέιζερ OPO έχει αποτύπωμα μόνο 9,5 x 4,5 x 7,5 ίντσες.
Σύμφωνα με τον Dr. Little, το μικρό μέγεθος αυξάνει την ακαμψία του λέιζερ και σταθεροποιεί περαιτέρω τα εξαρτήματα μέσα στο ενσωματωμένο περίβλημα.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των σύγχρονων OPO είναι η ικανότητα μετάδοσης μεγάλου εύρους μηκών κύματος μέσω οπτικών ινών. Οι οπτικές ίνες έχουν γίνει η κύρια μέθοδος μετάδοσης λέιζερ επειδή είναι εύκολο να εγκατασταθούν και να αποσυνδεθούν. Επιπλέον, προστατεύει τον τελικό χρήστη από την έκθεση στο φως ή την επαφή με τα μάτια γιατί το φως μεταδίδεται μέσω κλειστού σωλήνα. Η OPOTEK προσφέρει παράδοση ινών για όλα τα προϊόντα της, ανεξάρτητα από το επίπεδο ενέργειας.
Ιστορικά, τα λέιζερ OPO περιλάμβαναν πολύπλοκες χειροκίνητες ρυθμίσεις και ακριβή ευθυγράμμιση. Η πρόοδος της τεχνολογίας έχει μετατρέψει αυτά τα λέιζερ σε συσκευές plug-and-play που είναι σταθερές και εύχρηστες. Τα σημερινά λέιζερ OPO, εύχρηστα και αξιόπιστα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εμπορικές και ακαδημαϊκές εργαστηριακές ρυθμίσεις για εφαρμογές ανάπτυξης εξαρτημάτων.
"Οι ακαδημαϊκοί ερευνητές θα πρέπει να είναι σε θέση να επικεντρωθούν στην έρευνά τους αντί να προσπαθούν να τροποποιήσουν ή να διορθώσουν το σύστημα λέιζερ", σύμφωνα με την Δρ. Margalith, "Με ένα υψηλής ποιότητας λέιζερ OPO, ο εξοπλισμός τους θα μπορεί να αποδίδει έξω από το -Λειτουργίες κουτιού."
