การพัฒนาเลเซอร์ OPO
แม้ว่าเลเซอร์ OPO อาจมีอยู่ในปัจจุบันในรูปแบบอุปกรณ์ Plug-and-Play แต่วิวัฒนาการของพวกมันก็ไม่ได้ราบรื่นนัก
ออปติคอลพาราเมตริกออสซิลเลเตอร์ (OPO) ทำงานโดยใช้คริสตัลเพื่อแปลงเลเซอร์ Nd:YAG ในโหมดพัลซิ่งและฮาร์โมนิกของเลเซอร์ให้เป็นความถี่เฉพาะ เพื่อให้บรรลุ "การปรับแต่ง" ทั้งปั๊มเลเซอร์และ OPO จะต้องอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำ จากนั้นนักวิจัยจำเป็นต้องปรับแต่งผลึกด้วยตนเองให้อยู่ในระดับไมครอนจนกว่าจะถึงความยาวคลื่นที่ต้องการ
ในการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการในแต่ละวัน นักวิจัยจะต้องคอยมองหาความคลาดเคลื่อนของส่วนประกอบทั้งสองอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้เรื่องซับซ้อนยิ่งขึ้น ความยาวคลื่นที่ความถี่บางความถี่จะถูกปล่อยออกมาจากพอร์ตต่างๆ ซึ่งมักต้องมีการปรับการตั้งค่าการทดลองภายนอกใหม่
การกำเนิดของ OPOTEK
นักวิจัยเชิงวิชาการพบว่าการปรับให้เหมาะสมและรวม OPO เข้ากับการใช้งานเชิงพาณิชย์ขัดแย้งกับฉากหลังนี้
ประมาณ 45 ปีที่แล้ว หลังจากหลายปีในแวดวงการบินและอวกาศ ดร. Margalith ได้เรียนรู้ว่ามหาวิทยาลัยในจีนแห่งหนึ่งกำลังพัฒนาคริสตัลที่ปรับแต่งได้อย่างกว้างขวาง ซึ่งทำให้เขาได้มองเห็นศักยภาพมหาศาลของเลเซอร์ OPO ในขณะนั้น เลเซอร์แบบปรับได้นั้นส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเคมีหรือสีย้อม ซึ่งเป็นแบบต่อเนื่องมากกว่าแบบเป็นจังหวะ และมักประสบปัญหาการรั่วไหล นอกจากนี้ เนื่องจากมีความซับซ้อนสูง ขนาดเทอะทะ และค่าบำรุงรักษาที่มีราคาแพง เลเซอร์สีย้อมจึงไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในการใช้งานเชิงพาณิชย์
ไม่นานก่อนที่จิตวิญญาณของผู้ประกอบการของ Dr. Margalith ได้ออกแบบเลเซอร์ OPO ที่ปรับได้ตัวแรกและประสบความสำเร็จในการจดสิทธิบัตรเทคโนโลยี ตั้งแต่นั้นมา OPOTEK ก็เกิดในโรงรถของเขา
ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2536 OPOTEK กลายเป็นบริษัทแรกในสหรัฐอเมริกาที่นำเสนอ OPO ที่มองเห็นได้ในบรอดแบนด์ ผลิตภัณฑ์ของบริษัทในปัจจุบันจำนวนมากมีต้นกำเนิดมาจากการออกแบบที่แหวกแนวนี้ ตั้งแต่นั้นมา ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีต่างๆ ได้ปรับปรุงและปรับใช้ประสิทธิภาพของ OPO อย่างต่อเนื่อง
ปัจจุบัน ดร. Margalith กล่าวว่าวิธีการที่ได้รับการยอมรับในการสร้าง OPO คือการผสานรวมเลเซอร์ปั๊มและเลนส์ OPO ไว้ในตัวเครื่องเดียวกัน และตรวจสอบให้แน่ใจว่าทั้งสองไม่สามารถแยกออกจากกันได้ การออกแบบนี้ช่วยให้เลเซอร์ที่ปรับค่าได้ทั้งหมดสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่ายและปลอดภัยตามต้องการ
ซอฟต์แวร์แบบรวมจะตรวจจับการวางแนวของระบบและทำการปรับเปลี่ยนตามที่จำเป็น ความเสถียรนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์ เช่น เมื่อเคลื่อนย้ายอุปกรณ์สร้างภาพจากห้องปฏิบัติการไปยังห้องผ่าตัดของโรงพยาบาล
"OPO ในอดีตบางรายการเปราะบางมากจนหากระบบถูกย้าย วิศวกรจะต้องปรับระบบใหม่" ดร. Margalith อธิบาย "นี่ไม่จำเป็นสำหรับ OPO ที่มีเสถียรภาพในปัจจุบัน การตั้งค่าและการฝึกอบรมไม่จำเป็นต้องอาศัยความเชี่ยวชาญจากภายนอกอีกต่อไป คุณสามารถ ซื้อผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีวางจำหน่ายแล้วจัดส่งข้ามคืนเหมือนกับสินค้าอุปโภคบริโภคส่วนใหญ่"
ขณะนี้ระบบอัตโนมัติจะควบคุมองค์ประกอบของระบบทั้งหมด เช่น ฮาร์โมนิคเลเซอร์ของปั๊ม การปรับด้วยแสงการหมุนของคริสตัล ออปติกการแยกรูปคลื่น และอุปกรณ์ลดทอน นักพัฒนาผลิตภัณฑ์ยังสามารถใช้ชุดพัฒนาซอฟต์แวร์เพื่อรวมคุณสมบัติการทำงานของซอฟต์แวร์ของ OPO เข้ากับซอฟต์แวร์ของตนเองได้
"สำหรับนักวิทยาศาสตร์การวิจัยหรือบริษัทที่ใช้เลเซอร์นี้ในผลิตภัณฑ์ของตน อาจไม่เหมาะที่จะซื้อซอฟต์แวร์ควบคุมแยกต่างหากจากผู้ผลิตเลเซอร์แบบปรับได้ พวกเขาต้องการรวมการควบคุมทั้งหมดเข้ากับซอฟต์แวร์ของตนเอง ในสภาพแวดล้อมทางวิชาการ การบันทึกข้อมูลทั้งหมดบนพารามิเตอร์เลเซอร์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่ราบรื่น การบูรณาการเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานทุกอย่าง" Dr. Little จาก OPOTEK อธิบาย
การรวมระบบอัตโนมัติและการควบคุมเข้าด้วยกันถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วเลเซอร์จะอยู่ในกล่องที่ใหญ่กว่า ทำให้ยากต่อการตั้งโปรแกรมใหม่หรือซ่อมบำรุง
ชุดพัฒนาซอฟต์แวร์ยังสามารถใช้เพื่อตั้งค่าการสแกนแบบตั้งโปรแกรมได้ของความยาวคลื่นที่กำหนดไว้ล่วงหน้าในลำดับใดก็ได้ มีแอปพลิเคชั่นในการถ่ายภาพขั้นสูงและมีความละเอียดสูง ความสามารถในการโฟกัสโดยธรรมชาติของเลเซอร์ช่วยให้สามารถเก็บตัวอย่างพื้นที่ขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ โดยวัดได้หลายสิบไมครอน ด้วยการเขียนโปรแกรมเลเซอร์ล่วงหน้า ระบบสามารถแรสเตอร์และย้ายเลเซอร์ไปยังพื้นที่ต่างๆ เพื่อสร้างการสแกนที่มีความละเอียดสูง
“เนื่องจากนี่คือเลเซอร์พัลซิ่งที่ยิงหลายครั้งต่อวินาที คุณสามารถป้อนจำนวนครั้งที่คุณต้องการให้ยิงในแต่ละความยาวคลื่น และตัดสินใจว่าจะเพิ่มหรือลดความยาวคลื่นกี่ครั้ง” ดร. ลิตเติ้ลกล่าว “ตอนนี้ลำแสงพลังงานสูงทั้งหมดมาจากท่าเรือเดียว ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถกำหนดเป้าหมายไปยังพื้นที่ที่สนใจเพื่อทำการวิเคราะห์ได้โดยตรง”
ขนาดเกี่ยวข้องกับเลเซอร์ OPO ที่ปรับได้ หาก OPO มีขนาดใหญ่เกินไป การบูรณาการเครื่องมือก็จะยากขึ้น และรอยเท้าโดยรวมของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายก็จะมีขนาดใหญ่ สิ่งนี้สำคัญมากเมื่อพิจารณาถึงความต้องการพื้นที่ของห้องปฏิบัติการวิจัย
ดร. ลิตเติลได้เรียนรู้เกี่ยวกับเลเซอร์ OPO เป็นครั้งแรกในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยรัฐลุยเซียนา เขาจำได้ว่า OPO ในยุคแรกๆ "มีขนาดใหญ่มาก ใช้งานยาก และมักจะได้รับความเสียหาย OPO หนึ่งตัวยาว 12 ฟุต"
ปัจจุบัน OPOTEK นำเสนอหนึ่งในเลเซอร์แบบปรับได้ที่เล็กที่สุดในตลาด: Opolette 2940 ขนาด "กล่องใส่รองเท้า" แม้ว่าจะยังต้องใช้แหล่งจ่ายไฟขนาด "กระเป๋าเอกสาร" ที่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำภายใน แต่ OPO ขนาด 2.94- ไมครอน หัวของเลเซอร์ใช้พื้นที่ขนาดเล็ก ในขณะที่ยังคงต้องการแหล่งจ่ายไฟขนาด "กระเป๋าเอกสาร" พร้อมระบบระบายความร้อนด้วยน้ำภายใน หัวเลเซอร์ขนาด 2.94 ไมครอนของเลเซอร์ OPO มีพื้นที่เพียง 9.5 x 4.5 x 7.5 นิ้ว
ตามที่ Dr. Little กล่าว ขนาดที่เล็กจะเพิ่มความแข็งแกร่งของเลเซอร์และทำให้ส่วนประกอบภายในตัวเครื่องมีความเสถียรมากขึ้น
คุณลักษณะที่โดดเด่นของ OPO สมัยใหม่คือความสามารถในการส่งช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลายผ่านใยแก้วนำแสง ไฟเบอร์ออปติกกลายเป็นวิธีการหลักในการส่งสัญญาณเลเซอร์เนื่องจากติดตั้งและตัดการเชื่อมต่อได้ง่าย นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องผู้ใช้จากการสัมผัสแสงหรือการสบตา เนื่องจากแสงถูกส่งผ่านท่อปิดOPOTEK ให้บริการจัดส่งไฟเบอร์สำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของบริษัท โดยไม่คำนึงถึงระดับพลังงาน
ในอดีต เลเซอร์ OPO เกี่ยวข้องกับการปรับด้วยตนเองที่ซับซ้อนและการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้เปลี่ยนเลเซอร์เหล่านี้ให้เป็นอุปกรณ์ Plug-and-Play ที่มีเสถียรภาพและใช้งานง่าย เลเซอร์ OPO ในปัจจุบัน ใช้งานง่ายและเชื่อถือได้ สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการเชิงพาณิชย์และเชิงวิชาการเพื่อการพัฒนาอุปกรณ์จับยึด
“นักวิจัยเชิงวิชาการควรมุ่งเน้นไปที่การวิจัยของตนได้ แทนที่จะพยายามปรับแต่งหรือแก้ไขระบบเลเซอร์” ดร. Margalith กล่าว “ด้วยเลเซอร์ OPO คุณภาพสูง อุปกรณ์ของพวกเขาจะสามารถทำงานได้นอกระบบ -ฟังก์ชั่นกล่อง"
