Desarrollo de láseres OPO
Aunque los láseres OPO pueden existir hoy en día como dispositivos plug-and-play, su evolución no ha sido fácil.
Los osciladores paramétricos ópticos (OPO) funcionan mediante el uso de un cristal para convertir un láser Nd:YAG de modo pulsado y sus armónicos a una frecuencia específica. Para lograr la "sintonización", tanto el láser de bombeo como el OPO deben estar posicionados con precisión. Luego, los investigadores deben ajustar manualmente los cristales al nivel de micras hasta alcanzar la longitud de onda deseada.
En las operaciones diarias de laboratorio, los investigadores deben estar constantemente atentos a posibles desalineaciones de los dos componentes. Para complicar aún más las cosas, longitudes de onda en ciertas frecuencias se emiten desde diferentes puertos, lo que a menudo requiere un reajuste de la configuración experimental externa.
El nacimiento de OPOTEK
Fue en este contexto que a los investigadores académicos les resultó extremadamente difícil optimizar e incorporar OPO en aplicaciones comerciales.
Hace unos 45 años, después de muchos años en el campo aeroespacial, el Dr. Margalith se enteró de que una universidad china estaba desarrollando cristales ampliamente sintonizables, lo que le abrió los ojos al enorme potencial de los láseres OPO. En ese momento, los láseres sintonizables se basaban en gran medida en productos químicos o tintes, que eran continuos en lugar de pulsados y a menudo presentaban problemas de fugas. Además, debido a su alta complejidad, tamaño voluminoso y costosos costos de mantenimiento, los láseres de colorante nunca obtuvieron una aceptación generalizada en aplicaciones comerciales.
No pasó mucho tiempo antes de que el espíritu emprendedor del Dr. Margalith diseñara el primer láser OPO sintonizable y patentara con éxito la tecnología. Desde entonces, OPOTEK nació en su garaje.
En julio de 1993, OPOTEK se convirtió en la primera empresa de Estados Unidos en ofrecer OPO visible de banda ancha. Muchos de los productos actuales de la empresa surgen de este diseño innovador. Desde entonces, diversos avances tecnológicos han mejorado y adaptado continuamente el desempeño de las OPO.
Hoy en día, el Dr. Margalith dice que el método aceptado para construir un OPO es integrar el láser de la bomba y la óptica del OPO en la misma carcasa y garantizar que los dos no puedan separarse. Este diseño permite mover todo el láser sintonizable de forma fácil y segura según sea necesario.
El software integrado detecta la alineación del sistema y realiza ajustes cuando sea necesario. Esta estabilidad es especialmente crítica en entornos comerciales, como cuando se trasladan equipos de imágenes del laboratorio al quirófano del hospital.
"Algunas OPO del pasado eran tan frágiles que si se movía el sistema, los ingenieros tendrían que realinearlo", explica el Dr. Margalith, "Esto no es necesario para las OPO estables de hoy. La configuración y la capacitación ya no requieren experiencia externa. Usted puede compre un producto disponible en el mercado y envíelo al día siguiente, como la mayoría de los productos de consumo".
La automatización ahora controla todos los elementos del sistema, como los armónicos del láser de bombeo, el ajuste óptico de la rotación del cristal, la óptica de separación de formas de onda y los atenuadores. Los desarrolladores de productos también pueden utilizar kits de desarrollo de software para integrar las funciones de funcionalidad del software de OPO en su propio software.
"Para un científico investigador o una empresa que utilice este láser en su producto, puede que no sea ideal obtener un software de control independiente del fabricante del láser sintonizable. Preferirían integrar todos los controles en su propio software. En un entorno académico, guardar todos los datos sobre los parámetros del láser es fundamental para un funcionamiento perfecto. La integración es clave para que todo funcione", explica el Dr. Little de OPOTEK.
Integrar la automatización y el control es importante porque normalmente los láseres están encerrados en un recinto más grande, lo que dificulta su reprogramación o mantenimiento.
El kit de desarrollo de software también se puede utilizar para configurar escaneos programables de longitudes de onda predeterminadas en cualquier orden. Esto tiene aplicaciones en imágenes avanzadas de alta resolución. La capacidad de enfoque inherente de los láseres les permite tomar muestras de áreas increíblemente pequeñas, midiendo decenas de micrones. Al preprogramar el láser, el sistema puede rasterizar y mover el láser a diferentes áreas para producir escaneos de alta resolución.
"Dado que se trata de un láser pulsado que se dispara muchas veces por segundo, puede ingresar la cantidad de veces que desea que se dispare en cada longitud de onda y decidir cuántas veces aumentar o disminuir la longitud de onda", afirma el Dr. Little. "Ahora todos los haces de alta energía provienen de un puerto, lo que permite al operador apuntar directamente al área de interés para su análisis".
El tamaño está relacionado con el láser OPO sintonizable. Si la OPO es demasiado grande, la integración de instrumentos será más difícil y la huella general del producto final será grande. Esto es muy importante considerando los requisitos de espacio de un laboratorio de investigación.
El Dr. Little conoció los láseres OPO por primera vez cuando era estudiante de posgrado en la Universidad Estatal de Luisiana. Recuerda que las primeras OPO eran "muy grandes, difíciles de usar y, a menudo, estaban dañadas. Una OPO medía 12 pies de largo".
Hoy en día, OPOTEK ofrece uno de los láseres sintonizables más pequeños del mercado: el Opolette 2940 del tamaño de una "caja de zapatos". Aunque todavía requiere una fuente de alimentación del tamaño de un "maletín" con refrigeración interna por agua, el OPO de 2.94-micrones La cabeza del láser ocupa un espacio pequeño. Si bien aún requiere una fuente de alimentación del tamaño de un "maletín" con refrigeración interna por agua, el cabezal láser de 2,94 micrones del láser OPO tiene un tamaño de sólo 9,5 x 4,5 x 7,5 pulgadas.
Según el Dr. Little, el tamaño pequeño aumenta la rigidez del láser y estabiliza aún más los componentes dentro de la carcasa integrada.
Una característica distintiva de los OPO modernos es la capacidad de transmitir una amplia gama de longitudes de onda a través de fibra óptica. La fibra óptica se ha convertido en el método principal de transmisión de láseres porque es fácil de configurar y desconectar. Además, protege al usuario final de la exposición a la luz o del contacto visual porque la luz se transmite a través de un tubo cerrado. OPOTEK ofrece suministro de fibra para todos sus productos, independientemente del nivel de energía.
Históricamente, los láseres OPO implicaban ajustes manuales complejos y una alineación precisa. Los avances tecnológicos han convertido estos láseres en dispositivos plug-and-play, estables y fáciles de usar. Los láseres OPO actuales, fáciles de usar y confiables, se pueden utilizar en entornos de laboratorios comerciales y académicos para aplicaciones de desarrollo de accesorios.
"Los investigadores académicos deberían poder centrarse en su investigación en lugar de intentar modificar o arreglar el sistema láser", según el Dr. Margalith, "con un láser OPO de alta calidad, su equipo podrá funcionar fuera de lo común". -Funciones de caja."
