150.000 OPSL, Tendenz steigend

Als wir 2002 unseren ersten OPSL vorstellten – einen blauen Sapphire-Laser mit 488 nm – ersetzte dieser direkt die sperrigen, stromfressenden Ionenlaser. Wir waren davon überzeugt, dass die einzigartigen Vorteile dieser revolutionären neuen Technologie noch darüber hinausgehen, und die Anwendungslandschaft für viele existierende und zukünftige Systeme mit sichtbarer (und neuerdings auch ultravioletter) Laserstrahlung verändern würden. Gut 150.000 OPSL später können wir berichten, dass sich diese Technologie tatsächlich als erfolgreich erwiesen hat. Und das sogar über die optimistischsten Vorhersagen von vor zwei Jahrzehnten hinaus.

Heute sind unsere OPSL auf vielen Gebieten zu finden, die von der Blutanalyse (mittels Durchflusszytometrie) bis hin zu Mikroskopie, genetischer Sequenzierung, Holografie, Halbleiterinspektion, Laserlichtshows und vielen anderen reichen. Und auf diversen dieser Gebiete sind diese OPSL der Goldstandard geworden. 

Was ist also die Ursache für diesen unglaublichen Markterfolg unserer OPSL-Technologie? 

Es ist keine einzige Ursache. Es ist vielmehr die einzigartige Kombination von Vorteilen der OPSL. Die Technologie ist insbesondere in der Leistung skalierbar, ermöglicht die Realisierung von Laserquellen für alle Wellenlängen im Bereich von 257 nm bis 1154 nm und liefert eine inhärent rauscharme Leistung. Die Gründe für die Wahl eines OPSL variieren von Gebiet zu Gebiet. Jedoch ist eine oder mehrere dieser Schlüsseleigenschaften immer dabei. Sehen wird uns diese einmal im Zusammenhang des einen oder anderen Anwendungsgebiets an.

Was ist ein OPSL?

In einem OPSL wandeln ein oder mehrere Diodenlaser elektrische Energie in Infrarot-Laserlicht um. Dieses wird zum Pumpen eines dünnen Halbleiterchips verwendet, der dann von seiner Frontfläche Laserlicht aussendet. Dieser dünne Chip ist auf einem Kühlkörper montiert, der sehr effiziente Kühlung ermöglicht. Um diesen Verstärkerchip bauen wir einen miniaturisierten externen Hohlraum, der einen leistungsstarken Ausgangsstrahl mit kreisförmigem Querschnitt ermöglicht, der sich dann leicht auf einen kleinen Punkt fokussieren oder in eine Glasfaser einkoppeln lässt.

Wellenlängenskalierung. Die Ausgangswellenlänge hängt von der spezifischen Zusammensetzung des Halbleiter-Verstärkerchips ab. Durch Ändern dieser Details und die harmonische Umwandlung der resultierenden Ausgabe lässt sich die Laserwellenlänge in einem weiten Bereich anpassen: von 355 nm über das gesamte sichtbare Lichtspektrum hinweg bis in den Infrarotbereich. Und das steht in deutlichem Gegensatz zu älteren, auf Gasen oder Kristallen basierenden Lasertechnologien, die nur bei einigen wenigen Wellenlängen emittieren können, die von den physikalischen Eigenschaften des Gases oder Kristalls vorgegeben werden. Die Bioinstrumentierung ist einer der Bereiche, die wirklich von dieser Skalierbarkeit der Wellenlängen profitiert, da OPSL jetzt mit Wellenlängen angeboten werden, die optimal auf die Absorptionseigenschaften zahlreicher Farbstoffe und fluoreszierender Proteine ​​abgestimmt sind. 

Leistungsskalierung (und Leistungsanpassung). Die Leistung eines OPSL-Designs kann von Milliwatt bis hin zu mehreren zehn Watt skaliert werden.  Bei den alternativen kristallbasierten Lasern (wie etwa diodengepumpte Festkörperlaser (DPSS)) hingegen führt die ungleichmäßige Erwärmung des Kristalls zur sogenannten thermischen Linsenbildung – die Mitte ist wärmer als die aktiv gekühlten Randflächen. Diese starken Effekte der Fokussierung/Defokussierung dieser thermischen Gradienten schränken die Anpassbarkeit der Leistung kristallbasierter Laser ein. 

Die thermische Linsenwirkung schränkt somit die Möglichkeit ein, höhere Leistung zu erzeugen. Die Strahleigenschaften können also nur für ein schmales Leistungsfenster optimiert werden. Im Gegensatz dazu kann die Leistung vieler OPSL stufenlos zwischen weniger als 10 % und 100 % angepasst werden, ohne dass sich die Strahlform oder Ausrichtung verändern. Lightshows sind ein Gebiet, das von der Leistungsskalierung profitiert – Laser mit höherer Leistung ermöglichen große, spektakuläre Outdoor-Vorführungen. Die Leistungsanpassung hingegen ist bei vielen Mikroskopieaufgaben von Vorteil. Dies trifft insbesondere auf die höchstauflösenden Verfahren zu, bei denen die Leistung so optimiert werden muss, dass die präzise Ausrichtung im Mikroskop erhalten bleibt.

Rauscharme Ausgabe. Sowohl bei OPSL als auch bei den meisten Kristalllasern (also DPSS) erzeugt das Verstärkermedium zunächst Laserlicht im Bereich des nahen Infrarot, das dann mithilfe harmonisch schwingender Kristalle effizient in sichtbares Licht oder UV-Licht umgewandelt wird. Bei kristallbasierten Lasern kann diese harmonische Erzeugung jedoch zu einer Art Ausgangsrauschen führen. Dieses wird oft als „grünes Rauschen“ bezeichnet wird. Es wurde so genannt, da es erstmals bei grünen DPSS-Lasern als Problem identifiziert wurde. Bei OPSL ist der das grüne Rauschen erzeugende Mechanismus nicht vorhanden. (In der Laserphysik ist dies ein Ergebnis der "Lebensdauer des Verstärkerchips im oberen Nullzustand"). Natürlich kann man einen DPSS mit geringem Rauschen herstellen, aber nur, indem man seine Komplexität und Kosten erhöht. Hingegen ist der Laserstrahl von OPSL von sich aus rauscharm. Die Durchflusszytometrie ist eines der Gebiete, das von diesem geringen Rauschen profitiert und das die Datenqualität, gemessen als sogenannter Cv der Daten, direkt erhöht. 

OBIS-Laser liefern M² ≤ 1,2 mit kreisförmig fokussierten Punkten.

Ist da noch etwas? Nun, zusätzlich zu diesen wichtigen technischen Unterscheidungsmerkmalen lässt sich die OPSL-Technologie leicht miniaturisieren. Das führt zu einem guten Verhältnis von Leistung zu Größe und wird damit der wachsenden Nachfrage von Kunden gerecht, die ihre Systeme miniaturisieren möchten. (Zum Beispiel bieten wir Laser des Typs OBIS CORE mit einer Größe von nur 52 × 27 × 13 mm an.) Die OPSL-Technologie ist auch stromeffizient, was für die Entwicklung umweltfreundlicher Technologien in vielen Bereichen immer wichtiger wird. Und wie bereits erwähnt, erzeugt der OPSL einen Strahl mit einem schönen kreisförmigen Querschnitt. Diese zusätzlichen Vorteile sind zwar nicht ausschließlich die von OPSL, sie sind jedoch positive Faktoren, die den Erfolg dieser Technologie auf vielen Anwendungsgebieten fördern.

Die Skalierbarkeit von Wellenlänge und Leistung ermöglicht eine sehr vielseitige Lasertechnologie, die das spezifische Konfigurieren in diversen Formaten für wichtige Anwendungsgebiete ermöglicht. Dies spiegelt sich in der Breite der auf dieser Technologie basierenden Produktlinien bei Coherent wider, zu denen heute mehrere beliebte Familien wie Sapphire, Verdi, Genesis, Taipan und OBIS gehören.

Die OPSL-Technologie ergänzt andere Technologien wie Diodenlaser und DPSS-Laser, die auf bestimmten Gebieten bevorzugt werden. Deshalb stellt Coherent auch Laser aller drei Typen her. Und in Produktlinien wie Coherent Verdi und Coherent OBIS bieten wir zwei oder sogar alle drei dieser Technologien im selben Paket mit den gleichen Schnittstellen an.

Falls Sie jedoch einen CW-Laser mit einem Spektrum im Bereich des sichtbaren Lichts oder im UV-Bereich mit einer Ausgangsleistung zwischen Milliwatt und mehreren Watt benötigen und dazu noch einen kompakten, effizienten, hochzuverlässigen und leistungsregulierbaren Strahl mit kreisförmigen Querschnitt, dann ist ein OPSL der einzige Laser, der Ihnen all dies und noch mehr bietet.

Erfahren Sie mehr über unsere Lösungen für die Bioinstrumentierung.

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