ओपीओ लेज़रों का विकास
यद्यपि ओपीओ लेजर आज प्लग-एंड-प्ले डिवाइस के रूप में मौजूद हैं, लेकिन उनका विकास सहज नहीं रहा है।
ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर (OPO) एक क्रिस्टल का उपयोग करके पल्स्ड-मोड Nd:YAG लेजर और उसके हार्मोनिक्स को एक विशिष्ट आवृत्ति में परिवर्तित करने के लिए काम करते हैं। "ट्यूनिंग" प्राप्त करने के लिए, पंप लेजर और OPO दोनों को सटीक रूप से स्थित होना चाहिए। फिर शोधकर्ताओं को वांछित तरंगदैर्ध्य तक पहुंचने तक क्रिस्टल को माइक्रोन स्तर पर मैन्युअल रूप से ठीक करने की आवश्यकता होती है।
प्रयोगशाला में दिन-प्रतिदिन के कामों में शोधकर्ताओं को दो घटकों के बीच संभावित गलत संरेखण के प्रति लगातार सतर्क रहना चाहिए। मामले को और जटिल बनाने के लिए, कुछ आवृत्तियों पर तरंगदैर्घ्य अलग-अलग पोर्ट से उत्सर्जित होते हैं, जिसके लिए अक्सर बाहरी प्रयोगात्मक सेटअप को फिर से समायोजित करने की आवश्यकता होती है।
ओपोटेक का जन्म
इस पृष्ठभूमि में अकादमिक शोधकर्ताओं ने पाया कि ओपीओ को अनुकूलित करना और व्यावसायिक अनुप्रयोगों में शामिल करना अत्यंत चुनौतीपूर्ण है।
लगभग 45 साल पहले, एयरोस्पेस क्षेत्र में कई वर्षों के बाद, डॉ. मार्गालिथ को पता चला कि एक चीनी विश्वविद्यालय व्यापक रूप से ट्यूनेबल क्रिस्टल विकसित कर रहा था, जिसने ओपीओ लेज़र की विशाल क्षमता के बारे में उनकी आँखें खोल दीं। उस समय, ट्यूनेबल लेज़र मुख्य रूप से रसायन विज्ञान या रंगों पर आधारित थे, जो स्पंदित होने के बजाय निरंतर थे और अक्सर रिसाव की समस्याओं से ग्रस्त थे। इसके अलावा, उनकी उच्च जटिलता, भारी आकार और महंगी रखरखाव लागत के कारण, डाई लेज़रों को कभी भी व्यावसायिक अनुप्रयोगों में व्यापक स्वीकृति नहीं मिली।
डॉ. मार्गालिथ की उद्यमशीलता की भावना ने बहुत पहले ही पहला ट्यूनेबल ओपीओ लेजर डिजाइन किया और सफलतापूर्वक इस तकनीक का पेटेंट कराया। तब से, ओपोटेक का जन्म उनके गैराज में हुआ।
जुलाई 1993 में, OPOTEK ब्रॉडबैंड विज़िबल OPO की पेशकश करने वाली संयुक्त राज्य अमेरिका की पहली कंपनी बन गई। कंपनी के कई मौजूदा उत्पाद इस अभूतपूर्व डिज़ाइन से निकले हैं। तब से, प्रौद्योगिकी में विभिन्न प्रगति ने लगातार OPO के प्रदर्शन को बढ़ाया और अनुकूलित किया है।
आज, डॉ. मार्गालिथ कहते हैं कि ओपीओ बनाने की स्वीकृत विधि पंप लेजर और ओपीओ ऑप्टिक्स को एक ही आवास में एकीकृत करना है और यह सुनिश्चित करना है कि दोनों को अलग नहीं किया जा सकता है। यह डिज़ाइन पूरे ट्यूनेबल लेजर को आवश्यकतानुसार आसानी से और सुरक्षित रूप से स्थानांतरित करने की अनुमति देता है।
एकीकृत सॉफ़्टवेयर सिस्टम संरेखण का पता लगाता है और जहाँ आवश्यक हो, समायोजन करता है। यह स्थिरता विशेष रूप से वाणिज्यिक वातावरण में महत्वपूर्ण है, जैसे कि प्रयोगशाला से अस्पताल के ऑपरेटिंग रूम में इमेजिंग उपकरण ले जाते समय।
डॉ. मार्गालिथ बताते हैं, "अतीत के कुछ ओपीओ इतने नाजुक थे कि अगर सिस्टम को स्थानांतरित किया जाता, तो इंजीनियरों को इसे फिर से संरेखित करना पड़ता था," "आज के स्थिर ओपीओ के लिए यह आवश्यक नहीं है। सेटअप और प्रशिक्षण के लिए अब बाहरी विशेषज्ञता की आवश्यकता नहीं है। आप एक तैयार उत्पाद खरीद सकते हैं और इसे अधिकांश उपभोक्ता उत्पादों की तरह रातोंरात भेज सकते हैं।"
स्वचालन अब पंप लेजर हार्मोनिक्स, क्रिस्टल रोटेशन ऑप्टिकल ट्यूनिंग, वेवफॉर्म सेपरेशन ऑप्टिक्स और एटेन्यूएटर्स जैसे सभी सिस्टम तत्वों को नियंत्रित करता है। उत्पाद डेवलपर्स OPO की सॉफ़्टवेयर कार्यक्षमता सुविधाओं को अपने सॉफ़्टवेयर में एकीकृत करने के लिए सॉफ़्टवेयर डेवलपमेंट किट का भी उपयोग कर सकते हैं।
"अपने उत्पाद में इस लेजर का उपयोग करने वाले किसी शोध वैज्ञानिक या कंपनी के लिए, ट्यूनेबल लेजर के निर्माता से अलग नियंत्रण सॉफ्टवेयर प्राप्त करना आदर्श नहीं हो सकता है। वे सभी नियंत्रणों को अपने स्वयं के सॉफ्टवेयर में एकीकृत करना पसंद करेंगे। एक शैक्षणिक सेटिंग में, लेजर मापदंडों पर सभी डेटा को सहेजना निर्बाध संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। एकीकरण सभी काम करने की कुंजी है," ओपोटेक के डॉ. लिटिल बताते हैं।
स्वचालन और नियंत्रण को एकीकृत करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि आमतौर पर लेज़रों को एक बड़े घेरे में रखा जाता है, जिससे उन्हें पुनः प्रोग्राम करना या सर्विस करना कठिन हो जाता है।
सॉफ़्टवेयर डेवलपमेंट किट का उपयोग किसी भी क्रम में पूर्व-निर्धारित तरंगदैर्ध्य के प्रोग्रामेबल स्कैन सेट करने के लिए भी किया जा सकता है। इसका उपयोग उन्नत, उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग में किया जा सकता है। लेज़र की अंतर्निहित फ़ोकसेबिलिटी उन्हें अविश्वसनीय रूप से छोटे क्षेत्रों का नमूना लेने में सक्षम बनाती है, जो दसियों माइक्रोन में मापते हैं। लेज़र को पूर्व-प्रोग्राम करके, सिस्टम उच्च-रिज़ॉल्यूशन स्कैन बनाने के लिए लेज़र को अलग-अलग क्षेत्रों में ले जा सकता है और ले जा सकता है।
डॉ. लिटिल कहते हैं, "चूंकि यह एक स्पंदित लेजर है जो प्रति सेकंड कई बार फायर करता है, इसलिए आप प्रत्येक तरंगदैर्घ्य पर जितनी बार फायर करना चाहते हैं, उसकी संख्या दर्ज कर सकते हैं और तय कर सकते हैं कि तरंगदैर्घ्य को कितनी बार बढ़ाना या घटाना है।" "अब सभी उच्च-ऊर्जा किरणें एक पोर्ट से आती हैं, जिससे ऑपरेटर को विश्लेषण के लिए रुचि के क्षेत्र को सीधे लक्षित करने की अनुमति मिलती है।"
आकार ट्यूनेबल ओपीओ लेजर से संबंधित है। यदि ओपीओ बहुत बड़ा है, तो उपकरण एकीकरण अधिक कठिन होगा और अंतिम उत्पाद का समग्र पदचिह्न बड़ा होगा। यह एक शोध प्रयोगशाला की स्थान आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए बहुत महत्वपूर्ण है।
डॉ. लिटिल ने पहली बार लुइसियाना स्टेट यूनिवर्सिटी में स्नातक छात्र के रूप में ओपीओ लेज़र के बारे में सीखा। उन्हें याद है कि शुरुआती ओपीओ "बहुत बड़े, उपयोग में कठिन और अक्सर क्षतिग्रस्त होते थे। एक ओपीओ 12 फीट लंबा था।"
आज, OPOTEK बाज़ार में सबसे छोटे ट्यूनेबल लेज़र में से एक पेश करता है: "शूबॉक्स" आकार का ओपोलेट 2940। हालाँकि इसके लिए अभी भी आंतरिक जल शीतलन के साथ "ब्रीफ़केस" आकार की बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है, 2.94-माइक्रोन OPO लेज़र का हेड एक छोटा फ़ुटप्रिंट घेरता है। जबकि अभी भी आंतरिक जल शीतलन के साथ "ब्रीफ़केस" आकार की बिजली आपूर्ति की आवश्यकता होती है, OPO लेज़र के 2.94 माइक्रोन लेज़र हेड का फ़ुटप्रिंट केवल 9.5 x 4.5 x 7.5 इंच है।
डॉ. लिटिल के अनुसार, छोटा आकार लेजर की कठोरता को बढ़ाता है तथा एकीकृत आवरण के भीतर घटकों को और अधिक स्थिर बनाता है।
आधुनिक ओपीओ की एक विशिष्ट विशेषता फाइबर ऑप्टिक्स के माध्यम से तरंगदैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला को संचारित करने की क्षमता है। फाइबर ऑप्टिक्स लेजर संचारित करने का प्राथमिक तरीका बन गया है क्योंकि इसे स्थापित करना और डिस्कनेक्ट करना आसान है। इसके अलावा, यह अंतिम उपयोगकर्ता को प्रकाश के संपर्क या आंखों के संपर्क से बचाता है क्योंकि प्रकाश एक बंद ट्यूब के माध्यम से प्रसारित होता है। ओपोटेक अपने सभी उत्पादों के लिए फाइबर डिलीवरी प्रदान करता है, चाहे ऊर्जा का स्तर कुछ भी हो।
ऐतिहासिक रूप से, OPO लेज़र में जटिल मैन्युअल समायोजन और सटीक संरेखण शामिल थे। प्रौद्योगिकी में प्रगति ने इन लेज़रों को प्लग-एंड-प्ले डिवाइस में बदल दिया है जो स्थिर और उपयोग में आसान हैं। आज के OPO लेज़र, उपयोग में आसान और विश्वसनीय हैं, इनका उपयोग वाणिज्यिक और शैक्षणिक प्रयोगशाला सेटिंग्स में फिक्सचर डेवलपमेंट अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।
डॉ. मार्गालिथ के अनुसार, "शैक्षणिक शोधकर्ताओं को लेजर प्रणाली में सुधार करने या उसे दुरुस्त करने के बजाय अपने शोध पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए," "उच्च गुणवत्ता वाले ओपीओ लेजर के साथ, उनके उपकरण अनोखे कार्य करने में सक्षम होंगे।"
