在生命科學領域，光泵半導體激光器 (Optically Pumped Semiconductor Lasers, OPSL)這一顛覆性技術已經被廣泛使用。相較于傳統的氣體激光器，OPSL激光器具備高性能、高可靠性、低使用成本等優勢。

▼ 應用背景要求

數十年來，可見光和紫外光連續激光器已在醫學診斷、生物成像和其他生命科學應用領域的各種儀器中得到廣泛應用。典型的應用實例包括流式細胞儀、共聚焦顯微鏡、高通量基因測序、病毒檢測等。不同應用采用的技術不同，且有不同的操作原理，但它們對自身激光源有著極其相似的要求：

● 良好的空間模式質量

● 低噪聲

● 高指向穩定性

在實際使用中，尤其對OEM制造商而言，更具優勢的激光源要求:

● 長使用壽命

● 高可靠性

● 設備間良好一致性

● 較低的使用成本

流式細胞術、高通量基因測序、病毒檢測等

這些應用領域中最早采用氣體激光器作為激光源，特別是離子激光器和氦氖激光器，后為半導體激光器和固態激光器所取代。雖然這幾類激光器都能滿足生命科學應用領域對激光源的基本要求，但在能耗、波長輸出、實際使用時的限制等方面都存在明顯的不足。OPSL激光器的低能耗、波長可擴展等特點完美的解決了這些問題。

▼ OPSL技術原理

在OPSL中，增益介質是一塊大面積的半導體 VCSEL芯片。這是一種單片 Ill-V 族半導體芯片，包括量子阱結構和DBR(分布式布拉格反射器)。量子阱結構經過特殊設計，用于高效吸收泵浦光并發射激光，而它下方的DBR是另一種半導體結構，可以對OPSL特定的輸出波長進行優化，損耗低。

泵浦光由一個或多個半導體二極管激光器提供，泵浦VCSEL增益芯片，產生的紅外激光輸出經輸出耦合器上的二向色薄膜反射，然后透過倍頻晶體，經后腔鏡反射，形成諧振腔;而紅外激光經過倍頻晶體產生可見光激光經輸出耦合器輸出并離開激光腔。當需要紫外光輸出時，在腔內加入另一種晶體，通過在 OPSL 腔內三倍頻晶體來產生紫外光。OPSL 的腔內倍頻效率高，這讓其成為實現諧波波長擴展的理想選擇。

OPSL 的輸出波長由增益芯片中的量子阱結構決定，可設定為近紅外光譜中的任意波長。然后，通過高效的腔內倍頻(二倍頻或三倍頻)技術可以將輸出波長轉換為可見光或者紫外光輸出。整個可見光譜和紫外光范圍內。此外，可以通過增加泵浦光功率來提高 OPSL 輸出功率。因此，OPSL技術在波長和功率方面都具有很好的可擴展性，使其成為一個能夠高度迎合未來需求的激光技術平臺。

▼ OPSL優勢

OPSL具有靈活可調的波長、可擴展的功率、高效的倍頻轉換、優異的光束質量等多種優勢, 無論是在使用成本、可靠性和使用壽命等方面都極具競爭力。

審核編輯 黃宇