OPO laserite väljatöötamine
Kuigi OPO laserid võivad tänapäeval eksisteerida plug-and-play-seadmetena, ei ole nende areng olnud sujuv.
Optilised parameetrilised ostsillaatorid (OPO) töötavad kristalli abil, et teisendada impulssrežiimis Nd:YAG laser ja selle harmoonilised kindlale sagedusele. "Tuunimise" saavutamiseks tuleb nii pumba laser kui ka OPO täpselt positsioneerida. Seejärel peavad teadlased kristallid käsitsi mikroni tasemele viimistlema, kuni saavutatakse soovitud lainepikkus.
Igapäevastes laboritoimingutes peavad teadlased pidevalt jälgima kahe komponendi võimalikku ebaühtlust. Asja veelgi keerulisemaks muutmiseks väljastatakse teatud sagedustel lainepikkusi erinevatest portidest, mis nõuab sageli välise eksperimentaalse seadistuse ümberreguleerimist.
OPOTEKi sünd
Selle taustal leidsid akadeemilised teadlased, et OPO optimeerimine ja kaasamine kommertsrakendustesse on äärmiselt keeruline.
Umbes 45 aastat tagasi, pärast pikki aastaid lennundusvaldkonnas töötamist, sai dr Margalith teada, et Hiina ülikool arendab laialdaselt häälestatavaid kristalle, mis avasid tema silmad OPO laserite tohutule potentsiaalile. Sel ajal põhinesid häälestatavad laserid suures osas keemial või värvainetel, mis olid pigem pidevad kui impulss- ja sageli lekkeprobleemid. Lisaks ei leidnud värvilaserid oma suure keerukuse, suurte mõõtmete ja kallite hoolduskulude tõttu kunagi kaubanduslikes rakendustes laialdast heakskiitu.
Ei läinud kaua aega, kui dr Margalithi ettevõtlik vaim kujundas esimese häälestatava OPO laseri ja patenteeris edukalt tehnoloogia. Sellest ajast alates sündis OPOTEK tema garaažis.
1993. aasta juulis sai OPOTEKist esimene ettevõte Ameerika Ühendriikides, mis pakkus nähtavat lairiba OPO-d. Paljud ettevõtte praegused tooted tulenevad sellest murrangulisest disainist. Sellest ajast peale on mitmesugused tehnoloogia edusammud OPOde toimivust pidevalt täiustanud ja kohandanud.
Tänapäeval ütleb dr Margalith, et aktsepteeritud meetod OPO ehitamiseks on integreerida pumplaser ja OPO optika samasse korpusesse ning tagada, et neid kahte ei saaks eraldada. See disain võimaldab kogu häälestatavat laserit vajaduse korral lihtsalt ja ohutult liigutada.
Integreeritud tarkvara tuvastab süsteemi joondamise ja teeb vajadusel kohandusi. See stabiilsus on eriti kriitiline kaubanduslikes keskkondades, näiteks pildindusseadmete viimisel laborist haigla operatsioonisaali.
"Mõned mineviku OPO-d olid nii haprad, et süsteemi teisaldamise korral peaksid insenerid selle ümber joondama," selgitab dr Margalith. "See pole tänapäevaste stabiilsete OPOde jaoks vajalik. Seadistamine ja väljaõpe ei nõua enam väliste teadmistega. Saate Ostke valmistoode ja laske see üleöö kohale toimetada, nagu enamik tarbekaupu."
Automatiseerimine juhib nüüd kõiki süsteemi elemente, nagu pumba laseri harmoonilised, kristallide pöörlemise optiline häälestamine, lainekuju eraldamise optika ja atenuaatorid. Tootearendajad saavad kasutada ka tarkvaraarenduskomplekte, et integreerida OPO tarkvara funktsionaalsuse funktsioonid oma tarkvarasse.
"Teadlasele või ettevõttele, kes kasutab seda laserit oma tootes, ei pruugi olla ideaalne hankida häälestatava laseri tootjalt eraldi juhtimistarkvara. Nad eelistaksid integreerida kõik juhtelemendid oma tarkvarasse. Akadeemilises keskkonnas kõigi laserparameetrite andmete salvestamine on sujuva töö jaoks ülioluline. Integratsioon on kõige toimimise võtmeks,“ selgitab dr Little OPOTEKist.
Automatiseerimise ja juhtimise integreerimine on oluline, sest tavaliselt on laserid suletud suuremasse korpusesse, mis muudab nende ümberprogrammeerimise või hooldamise keeruliseks.
Tarkvaraarenduskomplekti saab kasutada ka etteantud lainepikkuste programmeeritavate skaneeringute seadistamiseks mis tahes järjekorras. Sellel on rakendused täiustatud ja kõrge eraldusvõimega pildistamisel. Laseritele omane teravustatavus võimaldab neil võtta proove uskumatult väikestest aladest, mõõdetuna kümnetes mikronites. Laseri eelprogrammeerimisega saab süsteem suure eraldusvõimega skaneeringute tegemiseks laserit rastereerida ja viia erinevatesse piirkondadesse.
"Kuna tegemist on impulsslaseriga, mis vallandab mitu korda sekundis, saate sisestada, mitu korda soovite, et see igal lainepikkusel valgustaks, ja otsustada, mitu korda lainepikkust suurendada või vähendada," nendib dr Little. "Nüüd tulevad kõik suure energiatarbega talad ühest pordist, mis võimaldab operaatoril analüüsimiseks huvipakkuvat piirkonda otse sihtida."
Suurus on seotud häälestatava OPO laseriga. Kui OPO on liiga suur, on instrumentide integreerimine keerulisem ja lõpptoote üldine jalajälg on suur. See on uurimislabori ruumivajadust arvestades väga oluline.
Dr Little õppis OPO laseritest esmakordselt Louisiana osariigi ülikooli magistrandina. Ta meenutab, et varased OPO-d olid "väga suured, raskesti kasutatavad ja sageli kahjustatud. Üks OPO oli 12 jalga pikk."
Tänapäeval pakub OPOTEK üht väikseimat häälestatavat laserit turul: "kingakarbi" suurust Opolette 2940. Kuigi see vajab endiselt "portfelli" suurust sisemise vesijahutusega toiteallikat, on 2{4}}mikroniline OPO laseri pea võtab väikese jalajälje. Kuigi OPO laseri 2,94-mikronilise laserpea jalajälg on ainult 9,5 x 4,5 x 7,5 tolli, vajab see endiselt portfelli suurust toiteallikat koos sisemise vesijahutusega.
Dr Little'i sõnul suurendab väiksus laseri jäikust ja stabiliseerib veelgi integreeritud korpuses olevaid komponente.
Kaasaegsete OPO-de eripäraks on võime edastada kiudoptika kaudu mitmesuguseid lainepikkusi. Kiudoptikast on saanud laserite esmane edastamise meetod, kuna seda on lihtne seadistada ja lahti ühendada. Lisaks kaitseb see lõppkasutajat valguse või silma sattumise eest, kuna valgus edastatakse suletud toru kaudu. OPOTEK pakub kiudude tarnimist kõikidele oma toodetele, sõltumata energiatasemest.
Ajalooliselt hõlmasid OPO laserid keerulisi käsitsi reguleerimisi ja täpset joondamist. Tehnoloogia areng on muutnud need laserid plug-and-play-seadmeteks, mis on stabiilsed ja hõlpsasti kasutatavad. Tänapäeva OPO lasereid, mida on lihtne kasutada ja töökindlad, saab kasutada kommerts- ja akadeemilistes laborites rakiste arendusrakendustes.
"Akadeemilised teadlased peaksid suutma keskenduda oma uurimistööle, selle asemel, et püüda näpistada või parandada lasersüsteemi," ütles dr Margalith: "Kvaliteetse OPO laseriga on nende seadmed võimelised töötama väljapoole. -kasti funktsioonid."
