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              世界上光斑穩定性最好的半導體激光器

              發布時間:2018-05-10 09:34:33

              世界上光斑穩定性最好的半導體激光器



              激光光束由于其良好的方向性、高亮度及高穩定性等優點,在許多領域獲得廣泛應用。例如在在生物成像中,激光器的光束穩定性及光斑質量是關系到精密成像系統效率的關鍵性因素。但是激光器由于受其本身的溫度、環境和噪聲等因素的影響,出射激光光束的方向常會產生漂移,這一弱點限制了成像儀器的精度表現。

              一些對激光光斑質量和穩定性要求較高的應用:

              1、光遺傳學

              激光器要求:常用功率50mW/ 100mW/ 200mW/ 1W/ 10W...;功率密度通常為1~10mW/mm2,激光功率必須大到能夠成功激活視蛋白,考慮到光纖損耗、不同動物體內視蛋白的表達程度、組織損傷閾值等,功率可調是必須的(典型20mW~100mW)。隨著時間不變的功率穩定性很重要,因為試驗可以運行幾個小時,必須排除功率變化對于實驗結果的影響。一般而言必須<2%.

              2、流式細胞術

              激光器要求:高穩定性,低噪聲,定制光斑

              流式細胞術通常采用折射和衍射裝置得到一個橢圓形激光光斑,光斑內激光能量成正態分布,使通過激光檢測區的細胞受照強度一致。把聚焦的光束打到一個流動的,且小于100μm寬的樣品上,為了從流動的目標上得到有意義的數據,這樣就必須保證探測器光源具有非常好的穩定性,它們兩個中任何一個有移動的話,都會產生圖像抖動和降低分辨率。

              3、熒光顯微成像技術

              激光器要求:高穩定低躁,光纖耦合,高光斑質量

              用于共聚焦的激光光源光斑質量要求比較高,通常是單模(獲得最佳聚焦光點),線偏振(可調功率),因為檢測微弱的熒光信號,而熒光的轉換效率一般在萬分之幾的水平,所以當激發光遠的波動或噪聲比較大的時候,將嚴重干擾熒光信號的檢測。所以,對于激光器的噪聲和功率波動都要求比較嚴格。 只有保證激光源和光路上的所有的光學機械元件漂移最小化時,超高的分辨率才可能實現。

              4、基因測序

              激光器要求:高功率和波長穩定性,光斑均勻性好

              基因測序、PCR儀等應用常用波長(488 nm、514 nm532 nm,以及640 nm660 nm的紅色)

              可靠性:某些測序技術,特別是針對全基因組的應用領域,均需要連續運行長達數天。如果激光器出現性能故障或者暫時性性能偏差,就會連累整個數據集,導致其價值全無。因此,市場非常保守,不會對未經驗證的激光器技術感興趣。

              OEM能力:雖然技術已取得巨大進步,但測序仍然是一個活躍的初期市場,具有難以估量的技術多樣化可能性。更重要的是,激光器需要作為一個可靠組件使用,而不是一個創新性的解決方案。這就要求激光器制造商必須生產出系列豐富的現成激光器和光束傳輸/光束合成產品,并有能力提供擴展范圍寬廣的客制化系統,方可有力支持此行業的發展。儀器制造商常常尋找整合型激光器和光束傳輸解決方案,有時還希望產品可以提供多種激光波長。

              解決方案

              為了克服半導體激光器光束質量一般,受溫度的影響較大的問題,德國的QIOPTIQ公司推出的iFLEX激光器采用閉環調制電路以及主動溫度及電流控制功能,長時間功率穩定性達到了8h<0.5%。出射激光通過準直后單模保偏光纖輸出,改善光束質量和穩定性(M2<1.1,發散角接近衍射極限,光束指向穩定性<1μrad/℃)。

              針對生物成像領域常用的波長(488 nm、532 nm,以及640 nm等)推出的Viper一體化光電引擎,使用五個波長專用的即插即用輸入接口,將多個激光器的輸出合成到單個輸出光纖中。提供了現成的模塊化解決方案,以便在光纖傳輸中實現即插即用的多個波長的合成,并使用折射和衍射光學元件實現光束整形。

              圖:傳統4激光光路對比4激光引擎,光路更簡單可靠!


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