Desenvolupament de làsers OPO
Tot i que els làsers OPO poden existir avui en dia com a dispositius plug-and-play, la seva evolució no ha estat fluida.
Els oscil·ladors òptics paramètrics (OPO) funcionen utilitzant un cristall per convertir un làser Nd:YAG en mode polsat i els seus harmònics a una freqüència específica. Per tal d'aconseguir la "sintonització", tant el làser de la bomba com l'OPO s'han de posicionar amb precisió. Aleshores, els investigadors han d'ajustar manualment els cristalls al nivell de micres fins que s'arribi a la longitud d'ona desitjada.
En les operacions diàries del laboratori, els investigadors han d'estar constantment pendents de possibles desalineaments dels dos components. Per complicar encara més les coses, s'emeten longituds d'ona a determinades freqüències des de diferents ports, cosa que sovint requereix un reajustament de la configuració experimental externa.
El naixement d'OPOTEK
Va ser en aquest context que els investigadors acadèmics van trobar que era extremadament difícil optimitzar i incorporar OPO a les aplicacions comercials.
Fa uns 45 anys, després de molts anys en el camp aeroespacial, el Dr. Margalith va saber que una universitat xinesa estava desenvolupant cristalls àmpliament ajustables, cosa que li va obrir els ulls a l'enorme potencial dels làsers OPO. Aleshores, els làsers ajustables es basaven en gran mesura en la química o els tints, que eren continus en lloc de polsats i sovint patien problemes de fuites. A més, a causa de la seva gran complexitat, mida voluminosa i costos de manteniment elevats, els làsers de colorant mai van obtenir una acceptació generalitzada en aplicacions comercials.
No va passar gaire abans que l'esperit emprenedor del Dr. Margalith dissenyés el primer làser OPO ajustable i patentés amb èxit la tecnologia. Des de llavors, OPOTEK va néixer al seu garatge.
El juliol de 1993, OPOTEK es va convertir en la primera empresa dels Estats Units a oferir OPO visible de banda ampla. Molts dels productes actuals de l'empresa deriven d'aquest disseny innovador. Des de llavors, diversos avenços tecnològics han millorat i adaptat contínuament el rendiment dels OPO.
Avui, el doctor Margalith diu que el mètode acceptat per construir un OPO és integrar el làser de bomba i l'òptica OPO a la mateixa carcassa i assegurar-se que no es poden separar. Aquest disseny permet que tot el làser ajustable es pugui moure de manera fàcil i segura segons sigui necessari.
El programari integrat detecta l'alineació del sistema i fa ajustos quan sigui necessari. Aquesta estabilitat és especialment crítica en entorns comercials, com ara quan es mou l'equip d'imatge del laboratori al quiròfan de l'hospital.
"Algunes OPO del passat eren tan fràgils que si es mogués el sistema, els enginyers haurien de realinear-lo", explica el Dr. Margalith, "Això no és necessari per als OPO estables actuals. La configuració i la formació ja no requereixen experiència externa. Podeu Compreu un producte comercial i feu-lo enviar durant la nit com la majoria dels productes de consum".
L'automatització ara controla tots els elements del sistema, com ara els harmònics làser de bombes, l'afinació òptica de rotació de cristalls, l'òptica de separació de formes d'ona i els atenuadors. Els desenvolupadors de productes també poden utilitzar kits de desenvolupament de programari per integrar les funcions de funcionalitat del programari d'OPO al seu propi programari.
"Per a un investigador o una empresa que utilitzi aquest làser al seu producte, pot ser que no sigui ideal obtenir un programari de control separat del fabricant del làser ajustable. Preferirien integrar tots els controls al seu propi programari. En un entorn acadèmic, desar totes les dades dels paràmetres del làser és fonamental per a un funcionament perfecte. La integració és clau perquè tot funcioni", explica el Dr. Little d'OPOTEK.
La integració de l'automatització i el control és important perquè normalment els làsers estan tancats en un recinte més gran, cosa que dificulta la reprogramació o el servei.
El kit de desenvolupament de programari també es pot utilitzar per configurar exploracions programables de longituds d'ona predeterminades en qualsevol ordre. Això té aplicacions en imatges avançades d'alta resolució. La capacitat d'enfocament inherent dels làsers els permet mostrejar àrees increïblement petites, mesurant desenes de micres. Mitjançant la programació prèvia del làser, el sistema pot rasteritzar i moure el làser a diferents àrees per produir escanejos d'alta resolució.
"Com que es tracta d'un làser polsat que dispara moltes vegades per segon, podeu introduir el nombre de vegades que voleu que es dispari a cada longitud d'ona i decidir quantes vegades augmentar o disminuir la longitud d'ona", afirma el Dr. Little. "Ara tots els feixos d'alta energia provenen d'un port, cosa que permet a l'operador orientar directament l'àrea d'interès per a l'anàlisi".
La mida està relacionada amb el làser OPO ajustable. Si l'OPO és massa gran, la integració de l'instrument serà més difícil i la petjada global del producte final serà gran. Això és molt important tenint en compte els requisits d'espai d'un laboratori de recerca.
El Dr. Little va conèixer per primera vegada els làsers OPO com a estudiant de postgrau a la Universitat Estatal de Louisiana. Recorda que els primers OPO eren "molt grans, difícils d'utilitzar i sovint danyats. Un OPO feia 12 peus de llarg".
Avui, OPOTEK ofereix un dels làsers ajustables més petits del mercat: l'Opolette 2940 de mida "caixa de sabates". Tot i que encara requereix una font d'alimentació de mida "maletí" amb refrigeració interna per aigua, l'OPO de 2.94-micres. el cap del làser ocupa una petita empremta. Tot i que encara requereix una font d'alimentació de mida "maletí" amb refrigeració interna d'aigua, el capçal làser de 2,94 micres del làser OPO té una petjada de només 9,5 x 4,5 x 7,5 polzades.
Segons el Dr. Little, la petita mida augmenta la rigidesa del làser i estabilitza encara més els components dins de la carcassa integrada.
Una característica distintiva dels OPO moderns és la capacitat de transmetre una àmplia gamma de longituds d'ona mitjançant fibra òptica. La fibra òptica s'ha convertit en el mètode principal de transmissió de làsers perquè és fàcil de configurar i desconnectar. A més, protegeix l'usuari final de l'exposició a la llum o del contacte visual perquè la llum es transmet a través d'un tub tancat. OPOTEK ofereix subministrament de fibra per a tots els seus productes, independentment del nivell d'energia.
Històricament, els làsers OPO implicaven ajustos manuals complexos i una alineació precisa. Els avenços tecnològics han convertit aquests làsers en dispositius plug-and-play que són estables i fàcils d'utilitzar. Els làsers OPO actuals, fàcils d'utilitzar i fiables, es poden utilitzar en entorns de laboratori comercials i acadèmics per a aplicacions de desenvolupament d'aparells.
"Els investigadors acadèmics haurien de poder centrar-se en la seva investigació en lloc d'intentar modificar o arreglar el sistema làser", segons el Dr. Margalith, "Amb un làser OPO d'alta qualitat, els seus equips podran funcionar fora de l'oferta". -funcions de caixa".
