尖端的商业产品通常起源于学术研究界。在许多情况下，教授自己建立公司和/或投资者表示有兴趣许可在学术实验室中诞生的技术，以开发成适销对路的产品。
在创造新产品时，学术研究人员通常使用各种组件进行设计和制造。在可能的情况下，现成的组件被集成到最终产品中。应用越先进，组件可能就越复杂和独特。
基于脉冲的可调谐激光器就是一个很好的例子。这些激光器必须足够灵活，才能在以纳秒为单位的高强度脉冲中产生从可见光到深紫外的宽光谱波长。基于脉冲的可调谐激光器可以通过光纤传输信息，解吸离子并产生热量，这些热量转化为超声波或激发电子。它们的灵活性使激光能够在时间分辨物理化学、质谱、光声成像、光谱学、分光光度法、诊断和高光谱成像中发挥关键作用。
在最灵活和最便宜的基于脉冲的激光器中，光学参量振荡器（OPO）激光器可以“调谐”到广泛的特定波长。
经过超过 35 年的发展，OPO 激光器已成为商业现实。从早期作为一个大型的、容易错位的系统在车库里开发和销售，OPO现在是完全集成的、现成的设备。而且它们不再需要激光工程师来设置和校准。如今的 OPO 很容易在 OEM 的系统中安装和控制。
对于生物学家、化学家、物理学家、科学家和其他学术研究人员来说，这是一个可喜的发展，他们对自己的领域有深入的了解，但缺乏激光设计或调谐方面的专业知识。
“现成的OPO是专门为那些对光学或如何调整激光器不太了解的人设计的，”总部位于加利福尼亚州卡尔斯巴德的OPOTEK LLC的技术和科学营销顾问Mark Little博士说，OPOTEK LLC是一家全球可调谐激光器制造商。“基本上，它是一个黑匣子，可以集成到另一个正在开发的黑匣子中。
OPO激光器的演变
今天的OPO激光器可能是即插即用的设备，但情况并非总是如此。
光学参量振荡器 （OPO） 的工作原理是使用晶体将脉冲模式 Nd：YAG 激光器的基波长及其谐波转换为选定的频率。为了“调谐”激光器，泵浦激光器和OPO都必须精确定位。然后使用千分尺手动旋转晶体，直到达到所需的波长。
研究人员必须注意由常规实验室活动引起的两种成分的错位。此外，某些频率的波长是从单独的端口发射的。这需要重新定位外部实验。
因此，学术研究人员发现，优化激光器并将OPO纳入商业应用具有挑战性。
在航空航天领域工作多年后，Eli Margalith 博士在大约 45 年前了解到中国一所大学正在生产广泛可调谐晶体时，他意识到了 OPO 激光器的潜力。当时，唯一的可调谐激光器是基于化学或染料的。这些激光器是连续的，而不是基于脉冲的，经常有泄漏问题。此外，由于其整体复杂性、尺寸和昂贵的维护要求，染料激光器从未在商业应用中获得关注。
此后不久，企业家Margalith博士设计了他的第一台可调谐OPO激光器，并为该技术申请了专利，OPOTEK在他的车库里诞生了。1993 年 7 月，OPOTEK 成为美国第一家提供宽带可见 OPO 的公司。该公司目前的许多产品都源于他的原创设计。从那时起，各种进步增强和微调了该技术。
今天，Margalith博士说，构建一个完整的OPO的公认方法是将泵浦激光器集成在与OPO光学组件相同的外壳中，以两者都无法移动的方式固定它。这使得完整的可调谐激光器可以根据需要轻松安全地移动。集成软件允许系统检查对齐情况，并在需要时进行调整。在商业环境中，例如将成像设备从实验室移动到医院的手术室，稳定性是必要的。
“过去的一些OPO非常脆弱，如果系统被移动，工程师将不得不重新调整它，”Margalith博士解释说。“对于当今稳定的OPO，这是不必要的。设置和培训不再需要外部专业知识。你可以像大多数消费品一样购买现成的、隔夜发货的。
自动化现在控制所有系统元件，例如泵浦激光谐波、用于光学调整的晶体旋转、波形分离光学元件和衰减器。产品开发人员还可以使用软件开发套件将 OPO 的软件功能特性整合到他们自己的软件中。
“对于在其产品中使用这种激光器的研究科学家或公司来说，拥有与可调谐激光器制造商分开的控制软件可能并不理想。他们更喜欢将所有控件集成到自己的软件中。在学术环境中，使用激光参数保存所有数据对于无缝操作至关重要。集成是一切协调运作的关键，“OPOTEK 的 Little 博士解释道。
集成自动化和控制非常重要，因为激光器通常被封闭在更大的外壳内，因此难以进行重新编程或维修。
软件开发套件还可用于以任意顺序设置具有预定波长的可编程扫描。这在先进的高分辨率成像中得到了应用。激光器固有的可聚焦性使它们能够对以数十微米为单位的令人难以置信的小尺寸区域进行采样。通过对激光器进行预编程，系统可以栅格化并将激光器移动到不同的区域，以产生高分辨率扫描。
“由于它是一种每秒激光多次的脉冲激光器，您可以输入您希望它在每个波长下发射的次数，并确定增加或减少波长的次数，”利特尔博士说。“现在，所有高功率光束都来自一个端口，使操作员能够直接瞄准感兴趣的区域进行分析。”
尺寸对于可调谐的 OPO 激光器很重要。如果OPO尺寸过大，仪器集成将更加困难，并且整个最终产品占用空间将更大。考虑到研究实验室的空间要求，这可能很重要。
Little 博士在路易斯安那州立大学读研究生时首次了解 OPO 激光器。他回忆说，早期的OPO“非常大，很难使用，而且经常发生故障。一个 OPO 有 12 英尺长。
今天，OPOTEK提供了市面上最小的可调谐激光器之一，即“鞋盒”大小的Opolette 2940。虽然仍然需要带有内部水冷的“公文包”大小的电源，但 2.94 微米 OPO 激光器的激光头占地面积仅为 9.5 x 4.5 x 7.5 英寸。
根据Little博士的说法，小尺寸增加了激光器的刚性，进一步稳定了集成外壳内的组件。
现代OPO的一个显着特征是通过光纤传输各种波长的能力。光纤由于其易于设置和断开而成为传输激光的主要方法。此外，它还可以保护最终用户免受光照或眼睛接触，因为光线是通过封闭的管道传输的。OPOTEK为其所有产品提供光纤输送，无论能量水平如何。
从历史上看，OPO激光器涉及复杂的手动调整和精确对准。进步已将这些激光器转变为即插即用设备，稳定且易于使用。当今的OPO激光器易于使用且可靠，可以作为在商业和学术实验室环境中开发应用的夹具。
“学术研究人员应该能够专注于他们的研究，而不是试图调整或修复激光系统，”Margalith博士说。“有了高质量的OPO激光器，他们的设备就可以开箱即用地完成它应该做的事情。”
