我們于2002 年把第一個 OPSL(488 nm 藍色 Sapphire 激光器)推向市場。在當時，它可以直接取代笨重、耗電的離子激光器。我們相信，憑借這項革命性新技術(shù)的獨特優(yōu)勢，OPSL 能夠更進一步，改變可見光(以及最近的紫外光)激光器的許多現(xiàn)有和未來應(yīng)用格局。我們已有 150,000 個 OPSL激光器投入使用，因此可以證明，這項技術(shù)確實是成功的，甚至超出了二十年前最樂觀的預(yù)測。

如今，我們的 OPSL 激光器廣泛應(yīng)用于血液分析(使用流式細胞術(shù))、顯微鏡、基因測序、全息攝影術(shù)、半導體檢查、激光表演等領(lǐng)域。而在其中的若干應(yīng)用中，這些 OPSL 激光器已成為黃金標準。

那么，我們的 OPSL 技術(shù)為何取得如此驚人的市場成功呢?

OPSL 并不僅僅是一個單一設(shè)備。相反，OPSL 集多種獨特的優(yōu)勢于一體。具體來說，該技術(shù)具有功率可擴展性，能夠?qū)崿F(xiàn) 257 nm 到 1154 nm 范圍內(nèi)所有波長的激光，并提供固有的低噪聲輸出。各類應(yīng)用中選擇 OPSL 的理由各有不同，但通常是基于其一個或多個關(guān)鍵屬性而定。接下來將在列舉一個或多個應(yīng)用作為背景的前提下介紹這些關(guān)鍵屬性。

什么是 OPSL?

在 OPSL 中，一個或多個二極管激光器將電能轉(zhuǎn)換為紅外激光以用于泵浦薄半導體芯片，然后從其前表面發(fā)射激光。這種薄芯片安裝在散熱器上以實現(xiàn)高效冷卻。我們在該增益芯片周圍構(gòu)建小型化外腔，從而產(chǎn)生高性能的圓形輸出激光束，該激光束易于聚焦到一個小點或耦合到光纖中。

波長可擴展。輸出波長取決于半導體增益芯片的具體組成。通過改變這些細節(jié)并對所得輸出進行諧波轉(zhuǎn)換，可以實現(xiàn)很寬范圍內(nèi)的激光波長定制：從 355 nm 開始，覆蓋可見光直至紅外光。這與基于氣體或晶體的舊激光技術(shù)顯著不同，后者只能以氣體或晶體在物理上所固有的幾個任意波長發(fā)射。實際受益于這種波長可擴展性的一個領(lǐng)域是生物儀器。目前可借助 OPSL 實現(xiàn)波長定制，從而以極佳的方式匹配多種染料和熒光蛋白的吸收特性。

功率可擴展(和功率調(diào)整)。OPSL 設(shè)計的功率可以輕松從毫瓦擴展到數(shù)十瓦。而在備選的基于晶體的激光器(例如，二極管泵浦固態(tài) (DPSS) 激光器)中，晶體中的不均勻受熱會導致所謂的熱透鏡效應(yīng)，即晶體中間的溫度比主動冷卻的邊緣表面更高。這些熱透鏡效應(yīng)會限制基于晶體的激光器的功率可調(diào)性。

因此，熱透鏡效應(yīng)會限制功率的提升能力，意味著只能在較窄的功率窗口進行激光束特性的優(yōu)化。相比之下，許多 OPSL 激光器的功率輸出可以從 10% 以下一直平滑調(diào)整到 100%，而不會改變激光束的形狀或指向方向。燈光秀也是受益于功率可擴展的一種應(yīng)用，即可利用更高功率的激光器實現(xiàn)壯觀的大型戶外展示。另一方面，在許多顯微鏡應(yīng)用中，功率調(diào)整能力也是一個優(yōu)勢，特別對于“超分辨率”而言，其需要“精密調(diào)整”功率而不破壞顯微鏡內(nèi)部的精確準直。

低噪聲輸出。在 OPSL 和大多數(shù)晶體(即 DPSS)激光器中，增益介質(zhì)最初產(chǎn)生近紅外激光，該紅外激光在諧波晶體的作用下被有效地轉(zhuǎn)換為可見光或紫外波長。但對于基于晶體的激光器，這種諧波的產(chǎn)生會導致噪聲的輸出，這種噪聲通常稱為“綠噪聲”。之所以稱之為綠噪聲，是因為這個問題首先在綠光 DPSS 激光器中發(fā)現(xiàn)。然而，OPSL 中完全不存在綠噪聲問題。(用激光物理學術(shù)語來說，這是因為“增益芯片的高能態(tài)壽命為零”。)當然，現(xiàn)在也可以制造出低噪聲的 DPSS，但勢必需要增加其復雜性和成本。但是如果使用 OPSL，激光器本身就能夠?qū)崿F(xiàn)低噪聲。流式細胞術(shù)是一種受益于這種低噪聲的應(yīng)用。使用OPSL可直接提升所謂的 Cv 數(shù)據(jù)質(zhì)量。

OBIS 激光器提供 M2 ≤1.2 以及圓形聚焦點。

還有別的嗎?除了這些重要的技術(shù)優(yōu)勢之外，OPSL 技術(shù)還易于實現(xiàn)小型化，從而實現(xiàn)高功率尺寸比，滿足希望實現(xiàn)系統(tǒng)小型化的客戶不斷增長的需求。(例如，OBIS CORE 激光器的尺寸小至 52 × 27 × 13 毫米，即 2.05 × 1.06 × 0.51 英寸)。對于推動許多領(lǐng)域的綠色技術(shù)發(fā)展而言變得日益重要，而OPSL 技術(shù)還具有較高的電轉(zhuǎn)換效率的特點。正如之前所提及的，OPSL 可以產(chǎn)生優(yōu)異的圓形激光束。雖然這些額外優(yōu)勢并非 OPSL 所獨有，但這些因素是影響該技術(shù)在許多應(yīng)用中取得成功的積極因素。

將波長和功率可擴展性相結(jié)合，即可產(chǎn)生一種非常通用的激光技術(shù)，使其能夠針對重要應(yīng)用以不同的形式進行專門配置。因此，基于該技術(shù)的 Coherent 產(chǎn)品線非常廣，其中包括 Sapphire、Verdi、Genesis、Taipan 和 OBIS 等幾個受歡迎的系列。

OPSL 技術(shù)是對二極管激光器和 DPSS 激光器等其他技術(shù)的補充，這些技術(shù)也是在某些應(yīng)用中的首選技術(shù)。因此，Coherent 也生產(chǎn)所有這三種激光器。在 Coherent Verdi 和 Coherent OBIS 等產(chǎn)品線中，我們甚至在具有相同接口的同一封裝中提供兩種或有時全部三種技術(shù)。

但是，如果需要可見光或紫外光譜中的連續(xù)激光器，輸出功率在毫瓦到多瓦之間，并且需要設(shè)備緊湊、高效、高度可靠且具備圓形激光束，同時還要求功率可調(diào)，那么 OPSL 是唯一能夠提供這一切以及更多功能的激光器。

審核編輯 黃宇