Multi-Wavelength Laser Engines–The Future of Life Science Instrumentation
Manufacturers of life science instruments such as flow cytometers are increasingly moving from discrete lasers to laser engines – compact, customizable assemblies that deliver shaped focused beams in application-specific formats.
June 1, 2022 by Coherent
A laser produces a beam of light, either pulsed or continuous-wave. Just about everyone knows that. And life sciences represent a huge market for continuous-wave lasers. But virtually none of the instruments or applications in life sciences actually use the beam in the native form that the laser produces. They focus it, shape it, combine it with other laser beams, couple it into fiber optics, modulate it (on/off), etc., as needed to perform specific tasks from counting blood cells, to getting microscope images of live tissues, to genetic sequencing.
Now some of these laser beam modifications turn out to be quite tricky. For example, it can take a skilled, experienced laser technician several hours to couple a single laser into a high-performance optical fiber. For a system needing multiple laser wavelengths, we might be talking about even days of painstaking alignment work.
A Galaxy not very far away
It seems obvious now, but it was a revolutionary idea when Coherent set out to address this challenge. Specifically, providing assemblies that take care of complex beam modification tasks internally, and deliver laser output in the form needed by the application. Our first product venture down this path was called Galaxy. It brought plug-and-play functionality to instrument OEMs and laboratory laser users needing multiple wavelengths delivered in a single fiber. For the first time ever, lasers could be effortlessly added or replaced in a system in seconds or minutes, rather than hours and days, all using standard fiber connectors.
It turned out to be perfect for lab researchers in applications like confocal microscopy where they often want to quickly switch between different wavelengths to image different biochemical targets in the same sample. And it was adopted by OEM instrumentation manufacturers too. They liked it because it allowed them to do things like “hot swap” lasers in the field, either to add extra wavelengths, upgrade the power at specific wavelengths, or to replace failing lasers, without the need for factory returns and associated customer downtime.
Multi-wavelength engines you can count on
Of course, not all life science instruments are fiber-based. Flow cytometry is a standout example where multiple lasers are shaped and focused by conventional (free space) optics. (If you’re interested, we've written more about flow cytometry.) So next we set out to address the needs of this important application with a new type of laser engine. We called it CellX since the biggest application for flow cytometry is immunophenotyping.
CellX gives users the choice of up to four different wavelengths. It includes the lasers themselves plus all the miniaturized optics needed to create the focused elliptical beam shape needed in a flow cytometer. Some instrument builders are even combining two of these modules to get eight wavelengths for the latest trend called multiparameter flow cytometry. To integrate CellX into one of their instruments, OEM users simply remove the sleek looking lid to reveal a set of screw adjustments giving independent control of the focus and placement of each beam.
Blick in die Zukunft
Und wie geht es weiter? Wie wäre es mit einer Lösung, die die Vorteile der Glasfaser mit der Leistung der Freiraumoptik kombiniert? Was soll das bedeuten? Das Tolle an den Fasern ist, dass sie dauerhaft ausgerichtet bleiben – es ist ja nur ein einziges Stück Glas. Und es hat sich herausgestellt, dass die Ausrichtungsstabilität für einige OEMs von Instrumenten, die eine Freiraumoptik verwenden, ein großes Problem in der Praxis darstellt. Je nachdem, wie die Instrumente gehandhabt und verwendet werden, werden sie vielleicht alle 6 Monate zu einem Servicebesuch gerufen, nur um die Laserstrahlen neu auszurichten. Das liegt daran, dass herkömmliche Optikhalterungen aus Metallteilen und winzigen Schrauben bestehen, die unweigerlich irgendwann aus ihrer präzisen Ausrichtung geraten.
Coherent hat viele Laserprodukte, die in allen Arten von anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich industrieller Produktionslinien. Diese liefern routinemäßig viele tausend Stunden wartungsfreien Betrieb, da sie mit der firmeneigenen PermAlignTM Technologie gebaut werden. Bei diesem Ansatz verwendet Coherent keine mechanischen Optikhalterungen – stattdessen wird jede Optik ausgerichtet und dauerhaft an ihrem Platz verklebt. Dies sorgt für unübertroffene Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit, da nichts eingestellt werden muss und nichts verstellt werden kann.
Besuchen Sie uns hier, um die nächste Generation zu sehen, die dieselbe PermAlign-Technologie verwendet, nicht nur für den Bau von Lasern, sondern auch für die Lieferung des Strahls, den Sie in Ihrer OEM-Anwendung benötigen, wodurch das lästige und kostspielige Problem der Neuausrichtung vor Ort und der Ausfallzeiten entfällt. Das Endergebnis: Glückliche Instrumentenbauer, glückliche Instrumentenbenutzer.
Fazit: Beim Einsatz mehrerer Laser für eine beliebige Anwendung ist Einfachheit der Schlüssel, und die Laser-Engines von Coherent sind genau darauf ausgelegt.
Erfahren Sie mehr über Galaxy, CellX und andere Laser-Engines.
