150,000 個(gè) OPSL 且仍在增加Coherent 高意的里程碑成就展現(xiàn)了光泵半導(dǎo)體激光器 (OPSL) 的持久優(yōu)勢(shì)。我們于 2002 年將第一款 OPSL(488 nm 藍(lán)色 Sapphire 激光器)推向市場(chǎng)。在當(dāng)時(shí)，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(xiàng)革命性新技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，OPSL 能夠更進(jìn)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(gè) OPSL 激光器投入使用，因此可以證明，這項(xiàng)技術(shù)確實(shí)是成功的，甚至超出了二十年前最樂觀的預(yù)測(cè)。

如今，我們的 OPSL 激光器廣泛應(yīng)用于血液分析(使用流式細(xì)胞術(shù))、顯微鏡、基因測(cè)序、全息攝影術(shù)、半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)。

那么，我們的 OPSL 技術(shù)為何取得如此驚人的市場(chǎng)成功呢?

OPSL 并不僅僅是一個(gè)單一設(shè)備。相反，OPSL 集多種獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)于一體。具體來說，該技術(shù)具有功率可擴(kuò)展性，能夠?qū)崿F(xiàn) 257 nm 到 1154 nm 范圍內(nèi)所有波長(zhǎng)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(gè)或多個(gè)關(guān)鍵屬性而定。接下來將在列舉一個(gè)或多個(gè)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(gè)或多個(gè)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(dǎo)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(shí)現(xiàn)高效冷卻。我們?cè)谠撛鲆嫘酒車鷺?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(gè)小點(diǎn)或耦合到光纖中。

波長(zhǎng)可擴(kuò)展。輸出波長(zhǎng)取決于半導(dǎo)體增益芯片的具體組成。通過改變這些細(xì)節(jié)并對(duì)所得輸出進(jìn)行諧波轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)很寬范圍內(nèi)的激光波長(zhǎng)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(gè)任意波長(zhǎng)發(fā)射。實(shí)際受益于這種波長(zhǎng)可擴(kuò)展性的一個(gè)領(lǐng)域是生物儀器。目前可借助 OPSL 實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)定制，從而以較好的方式匹配多種染料和熒光蛋白的吸收特性。

功率可擴(kuò)展(和功率調(diào)整)。OPSL 設(shè)計(jì)的功率可以輕松從毫瓦擴(kuò)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(huì)導(dǎo)致所謂的熱透鏡效應(yīng)，即晶體中間的溫度比主動(dòng)冷卻的邊緣表面更高。這些熱透鏡效應(yīng)會(huì)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(huì)限制功率的提升能力，意味著只能在較窄的功率窗口進(jìn)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(huì)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(kuò)展的一種應(yīng)用，即可利用更高功率的激光器實(shí)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(gè)優(yōu)勢(shì)，特別對(duì)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(zhǔn)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(zhǎng)。但對(duì)于基于晶體的激光器，這種諧波的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)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?yàn)檫@個(gè)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(xué)術(shù)語(yǔ)來說，這是因?yàn)椤霸鲆嫘酒母吣軕B(tài)壽命為零”。)當(dāng)然，現(xiàn)在也可以制造出低噪聲的 DPSS，但勢(shì)必需要增加其復(fù)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(xì)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(diǎn)。

還有別的嗎? 除了這些重要的技術(shù)優(yōu)勢(shì)之外，OPSL 技術(shù)還易于實(shí)現(xiàn)小型化，從而實(shí)現(xiàn)高功率尺寸比，滿足希望實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化的客戶不斷增長(zhǎng)的需求。(例如，OBIS CORE 激光器的尺寸小至 52 mm × 27 mm × 13 mm，即 2.05 英寸 × 1.06 英寸 × 0.51 英寸)。對(duì)于推動(dòng)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(diǎn)。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(shì)并非 OPSL 所獨(dú)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(zhǎng)和功率可擴(kuò)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(duì)重要應(yīng)用以不同的形式進(jìn)行專門配置。因此，基于該技術(shù)的 Coherent 高意產(chǎn)品線非常廣泛，其中包括 Sapphire、Verdi、Genesis、Taipan 和 OBIS 等幾個(gè)受歡迎的系列。

OPSL 技術(shù)是對(duì)二極管激光器和 DPSS 激光器等其他技術(shù)的補(bǔ)充，這些技術(shù)也是在某些應(yīng)用中的優(yōu)先技術(shù)。因此，Coherent 高意也生產(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甚至全部三種技術(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(shí)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