OPSL技術推動生命科學發展的分析(2)。

Mondo 科技 更新 2024-02-01

光幫浦浦半導體雷射器已從新一代連續雷射技術迅速轉變為生命科學的主導力量,具有許多獨特的優勢,使其成為高效的工具。 本文簡要介紹了OPSL技術的主要特點和優勢。

波長可擴充套件性

OPSL 提供獨特的波長靈活性,可滿足許多雷射應用的需求。 OPSL的近紅外波長取決於IngaAs(半導體)增益晶元的結構。 通過改變增益晶元中量子阱的組成和大小,OPSL可以輸出700 nm至1200 nm之間的任何波長,並且可以輸出355 nm至577 nm的雙倍和三倍倍。 由此,雷射光源的應用模式發生了顛覆性的變化。 以前,光學工程師必須從現有雷射源中尋找最符合應用需求的波長,但 OPSL 克服了這些限制,使他們能夠根據應用的實際需求獲得所需的波長。

電源可擴充套件性

電源要求因應用而異。 無論是需要低功耗的生命科學領域,還是需要高功率的研究或醫療應用,甚至是其他特定應用領域,OPSL 都以其靈活的功率可擴充套件性完美地滿足各種需求。 通過增加OPSL晶元上的光斑尺寸和增加IR幫浦浦半導體的功率,OPSL功率可以擴充套件到瓦特範圍,甚至可以在腔中使用多個OPSL晶元的設計中實現高達70W的功率輸出。

輸出功率可調,不影響主光束引數(無熱透鏡)。

大多數固態雷射器使用棒狀或板狀晶體作為增益介質。 一些幫浦浦功率在雷射晶體內轉化為熱量,並產生垂直於雷射束方向的熱梯度。 調整幫浦浦功率會改變熱梯度的強度,從而改變輸出光束的直徑和發散度。 此外,在一些低效能的DPSS雷射器中,熱透鏡並不是完美的球面,改變其功率會導致一些高階光束的畸變。

固態雷射器中的熱透鏡效應。

光幫浦浦二極體雷射器沒有熱透鏡效應

在OPSL中,增益介質是一層非常薄(小於10微公尺)的半導體量子阱,上面覆蓋著介電層,在背面充當全鏡。 介電層的另一側連線到主動冷卻散熱器,可有效冷卻半導體結構。 儘管雷射操作仍然會產生徑向熱梯度,但整個結構非常薄,熱透鏡效應可以忽略不計。 因此,給定雷射器的功率可以在標稱功率的 10% 到 100% 之間平滑調整,而不會影響雷射輸出的光束質量、發散度、橢圓度和直徑。

測試資料顯示,m2、光束發散度、橢圓度和直徑基本保持不變。

超低輸出雜訊 無“綠色雜訊”。

什麼是綠光雜訊?

DPSS雷射器具有多種縱向模式,並使用腔內倍頻,兩者的結合會導致功率分布隨時間波動。

許多早期的DPSS雷射器都受到所謂的“綠色雜訊”的困擾。 這種綠雜訊是由於多個縱模通過倍頻晶振相互耦合,同時由於增益介質上的能級壽命(ms階)相對較長,多模增益和競爭,導致功率輸出不穩定。

相比之下,OPSL增益介質的上能級壽命很短(只有幾ns或更短,相當於乙個腔體來回的時間),沒有儲存增益,只有瞬時增益,這極大地限制了儲存增益和模式的競爭,並且不存在“綠雜訊”問題。 因此,OPSL 具有非常好的雜訊特性:在 10 Hz - 100 MHz 範圍內小於 0 雜訊02% rms。

腔內倍頻會導致二極體幫浦浦固態雷射器在多種縱向模式下產生混沌的綠雜訊。 光幫浦浦二極體雷射器,如Verdi G,具有較短的上層壽命,因此不會產生這種混淆。

內在可靠性

效率和簡單性是OPSL相對於其他型別的二極體幫浦浦雷射器的另乙個優勢。 具體來說,OPSL的幫浦浦波長需要小於二極體雷射器的帶隙,而DPSS需要將幫浦浦波長與特定的增益介質相匹配。 OPSL不需要根據精確的波長特性選擇幫浦浦二極體,也不需要反饋溫度控制環路來保持雷射器執行時幫浦浦波長穩定,這使得OPSL能夠降低總體成本,簡化設計,並大大提高雷射器的可靠性。

OPSL 雷射器在生命科學領域安裝了超過 100,000 臺,與其他連續雷射器(包括離子雷射器、DPSS 雷射器和半導體雷射器)相比,OPSL 雷射器已被證明具有較長的使用壽命、顯著提高的可靠性和顯著降低的擁有成本。

生命科學中的大多數應用都是基於可激發螢光染料的。 隨著染料數量的增加,染料的吸收峰會發生變化,因此需要不斷使用新的波長。 OPSL 固有的波長可擴充套件性為生命科學領域提供了多功能雷射源。

在流式細胞術、共聚焦顯微鏡、診斷成像或基因組學等生命科學應用中,精度和靈敏度至關重要,OPSL 出色的空間模式質量 tem00 和出色的低雜訊使其成為該應用的完美選擇。

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