تطوير ليزر OPO
على الرغم من أن ليزر OPO قد يكون موجودًا اليوم كأجهزة توصيل وتشغيل، إلا أن تطوره لم يكن سلسًا.
تعمل المذبذبات البارامترية الضوئية (OPOs) باستخدام بلورة لتحويل ليزر Nd:YAG ذي الوضع النبضي وتوافقياته إلى تردد محدد. من أجل تحقيق "الضبط"، يجب وضع كل من مضخة الليزر وOPO بدقة. يحتاج الباحثون بعد ذلك إلى ضبط البلورات يدويًا على مستوى الميكرون حتى الوصول إلى الطول الموجي المطلوب.
في العمليات المعملية اليومية، يجب على الباحثين أن يكونوا على اطلاع دائم باحتمال عدم التوافق بين المكونين. ولزيادة تعقيد الأمور، تنبعث أطوال موجية عند ترددات معينة من منافذ مختلفة، الأمر الذي يتطلب في كثير من الأحيان إعادة تعديل الإعداد التجريبي الخارجي.
ولادة أوبوتيك
وفي ظل هذه الخلفية، وجد الباحثون الأكاديميون صعوبة بالغة في تحسين ودمج OPO في التطبيقات التجارية.
منذ حوالي 45 عامًا، وبعد سنوات عديدة في مجال الطيران، علم الدكتور مارجاليث أن إحدى الجامعات الصينية كانت تعمل على تطوير بلورات قابلة للضبط على نطاق واسع، مما فتح عينيه على الإمكانات الهائلة لليزر OPO. في ذلك الوقت، كانت أجهزة الليزر القابلة للضبط تعتمد إلى حد كبير على الكيمياء أو الأصباغ، والتي كانت مستمرة وليست نابضة وغالبًا ما كانت تعاني من مشاكل التسرب. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لتعقيدها العالي وحجمها الضخم وتكاليف صيانتها الباهظة، لم تكتسب أشعة الليزر الصبغية قبولًا واسع النطاق في التطبيقات التجارية.
لم يمض وقت طويل قبل أن تصمم روح المبادرة لدى الدكتور مارجاليث أول ليزر OPO قابل للضبط ونجح في الحصول على براءة اختراع للتكنولوجيا. منذ ذلك الحين، ولد أوبوتيك في مرآبه.
في يوليو 1993، أصبحت OPOTEK أول شركة في الولايات المتحدة تقدم OPO مرئيًا واسع النطاق. العديد من المنتجات الحالية للشركة تنبع من هذا التصميم الرائد. منذ ذلك الحين، أدت التطورات التكنولوجية المختلفة إلى تحسين أداء OPOs وتكييفه باستمرار.
اليوم، يقول الدكتور مارجاليث إن الطريقة المقبولة لبناء OPO هي دمج مضخة الليزر وبصريات OPO في نفس الهيكل والتأكد من عدم إمكانية فصلهما. يسمح هذا التصميم بتحريك الليزر القابل للضبط بالكامل بسهولة وأمان حسب الحاجة.
يكتشف البرنامج المتكامل محاذاة النظام ويقوم بإجراء التعديلات عند الضرورة. يعد هذا الاستقرار أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص في البيئات التجارية، كما هو الحال عند نقل معدات التصوير من المختبر إلى غرفة العمليات في المستشفى.
يوضح الدكتور مارغاليث: "كانت بعض كائنات OPO في الماضي هشة للغاية لدرجة أنه إذا تم نقل النظام، فسيتعين على المهندسين إعادة تنظيمها. وهذا ليس ضروريًا لكائنات OPO المستقرة اليوم. لم يعد الإعداد والتدريب يتطلبان خبرة خارجية. يمكنك شراء منتج جاهز وشحنه بين عشية وضحاها مثل معظم المنتجات الاستهلاكية."
تتحكم الأتمتة الآن في جميع عناصر النظام مثل توافقيات مضخة الليزر، والضبط البصري للدوران البلوري، وبصريات فصل الشكل الموجي والمخففات. يمكن لمطوري المنتجات أيضًا استخدام مجموعات تطوير البرامج لدمج ميزات وظائف برنامج OPO في برامجهم الخاصة.
"بالنسبة لعالم الأبحاث أو الشركة التي تستخدم هذا الليزر في منتجاتها، قد لا يكون من المثالي الحصول على برنامج تحكم منفصل من الشركة المصنعة لليزر القابل للضبط. فهم يفضلون دمج جميع عناصر التحكم في برامجهم الخاصة. في بيئة أكاديمية، يوضح الدكتور ليتل من OPOTEK أن حفظ جميع البيانات الموجودة على معلمات الليزر أمر بالغ الأهمية للتشغيل السلس.
يعد دمج الأتمتة والتحكم أمرًا مهمًا لأن أجهزة الليزر عادةً ما تكون محاطة بعلبة أكبر، مما يجعل من الصعب إعادة برمجتها أو صيانتها.
يمكن أيضًا استخدام مجموعة أدوات تطوير البرامج لإعداد عمليات مسح قابلة للبرمجة لأطوال موجية محددة مسبقًا بأي ترتيب. وهذا له تطبيقات في التصوير المتقدم عالي الدقة. تتيح إمكانية التركيز المتأصلة في أجهزة الليزر أخذ عينات من مناطق صغيرة بشكل لا يصدق، وقياسها بعشرات الميكرونات. من خلال برمجة الليزر مسبقًا، يمكن للنظام تنقيط الليزر ونقله إلى مناطق مختلفة لإنتاج عمليات مسح عالية الدقة.
يقول الدكتور ليتل: "نظرًا لأن هذا الليزر النبضي يتم إطلاقه عدة مرات في الثانية، فيمكنك إدخال عدد المرات التي تريد إطلاقه فيها عند كل طول موجي وتحديد عدد المرات التي تريد زيادة أو تقليل الطول الموجي". "الآن تأتي جميع الحزم عالية الطاقة من منفذ واحد، مما يسمح للمشغل باستهداف المنطقة محل الاهتمام مباشرة للتحليل."
يرتبط الحجم بليزر OPO القابل للضبط. إذا كان OPO كبيرًا جدًا، فسيكون تكامل الأجهزة أكثر صعوبة وستكون المساحة الإجمالية للمنتج النهائي كبيرة. وهذا أمر مهم للغاية بالنظر إلى متطلبات المساحة لمختبر الأبحاث.
تعلم الدكتور ليتل لأول مرة عن ليزر OPO عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة ولاية لويزيانا. ويتذكر أن OPOs المبكرة كانت "كبيرة جدًا، وصعبة الاستخدام، وغالبًا ما كانت تالفة. وكان طول OPO واحد 12 قدمًا."
اليوم، تقدم OPOTEK واحدًا من أصغر أجهزة الليزر القابلة للضبط في السوق: جهاز Opolette 2940 بحجم "صندوق الأحذية". وعلى الرغم من أنه لا يزال يتطلب مصدر طاقة بحجم "حقيبة" مع تبريد داخلي للمياه، فإن جهاز OPO بقدرة 2.94- ميكرون يحتل رأس الليزر مساحة صغيرة. بينما لا تزال هناك حاجة إلى مصدر طاقة بحجم "حقيبة الملفات" مع تبريد داخلي بالمياه، فإن رأس الليزر OPO الذي تبلغ سعته 2.94 ميكرون يبلغ حجمه 9.5 × 4.5 × 7.5 بوصة فقط.
وفقًا للدكتور ليتل، فإن الحجم الصغير يزيد من صلابة الليزر ويزيد من استقرار المكونات داخل الهيكل المتكامل.
السمة المميزة لـ OPOs الحديثة هي القدرة على نقل نطاق واسع من الأطوال الموجية من خلال الألياف الضوئية. أصبحت الألياف الضوئية هي الطريقة الأساسية لنقل أشعة الليزر نظرًا لسهولة إعدادها وفصلها. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحمي المستخدم النهائي من التعرض للضوء أو ملامسة العين لأن الضوء ينتقل عبر أنبوب مغلق. توفر OPOTEK توصيل الألياف لجميع منتجاتها، بغض النظر عن مستوى الطاقة.
تاريخيًا، كانت أجهزة ليزر OPO تتضمن تعديلات يدوية معقدة ومحاذاة دقيقة. لقد أدى التقدم التكنولوجي إلى تحويل أجهزة الليزر هذه إلى أجهزة توصيل وتشغيل مستقرة وسهلة الاستخدام. يمكن استخدام ليزر OPO اليوم، السهل الاستخدام والموثوق، في إعدادات المختبرات التجارية والأكاديمية لتطبيقات تطوير التركيبات.
"يجب أن يكون الباحثون الأكاديميون قادرين على التركيز على أبحاثهم بدلاً من محاولة تعديل أو إصلاح نظام الليزر،" وفقًا للدكتور مارجاليث، "باستخدام ليزر OPO عالي الجودة، ستكون معداتهم قادرة على أداء أداء خارج نطاق المألوف". -وظائف الصندوق."
