光泵浦半导体激光器(OPSL)技术促进生命科学发展的分析(1).

小夏 科技 更新 2024-02-01

在生命科学领域,光泵浦半导体激光器(OPSL)是一项被广泛使用的颠覆性技术。 与传统的气体激光器相比,OPSL激光器具有高性能、高可靠性、低使用成本等优点。

申请背景要求

几十年来,可见光和紫外连续激光器已被用于各种仪器中,用于医疗诊断、生物成像和其他生命科学应用。 典型的应用示例包括流式细胞术、共聚焦显微镜、高通量基因测序、病毒检测等。 不同的应用使用不同的技术和不同的工作原理,但它们对自己的激光源都有非常相似的要求

良好的空间模式质量。

低噪音。 指向稳定性高。

在实践中,特别是对于主机厂来说,激光源的要求更有利:

使用寿命长。

高可靠性。 良好的设备间一致性。

拥有成本低。

流式细胞术、高通量基因测序、病毒检测等

在这些应用中,气体激光器是第一个用作激光源的,尤其是离子激光器和氦氖激光器,后来被半导体激光器和固体激光器所取代。 虽然这些类型的激光器可以满足生命科学应用中激光源的基本要求,但在能耗、波长输出和实际使用限制方面存在明显的缺点。 OPSL激光器的低能耗和可扩展的波长完美地解决了这些问题。

OPSL技术原理

在OPSL中,增益介质是大面积的半导体VCSEL芯片。 这是一款单片 ILL-V 半导体芯片,包括量子阱结构和 DBR(分布式布拉格反射器)。 量子阱结构经过专门设计,可以有效地吸收泵浦光并发射激光,而其下方的DBR是另一种半导体结构,可以针对OPSL特定的输出波长进行优化,并具有低损耗。

泵浦光由一个或多个半导体二极管激光器提供,泵浦VCSEL增益芯片产生的红外激光输出被输出耦合器上的二向色膜反射,然后通过倍频晶体,通过后腔镜反射形成谐振腔; 红外激光穿过倍频晶体产生可见光,激光通过输出耦合器输出,离开激光腔。 当需要紫外光输出时,将另一个晶体添加到腔体中,通过将 OPSL 腔内的晶体增加三倍来产生紫外光。 OPSL在腔体中的高频倍增效率使其成为谐波波长扩展的理想选择。

OPSL的输出波长由增益芯片中的量子阱结构决定,可以设置为NIR光谱中的任何波长。 然后,可以通过高效的腔内倍频(双倍或三倍频率)技术将输出波长转换为可见光或紫外线输出。 在整个可见光谱和紫外线范围内。 此外,还可以通过增加泵浦光功率来增加OPSL输出功率。 因此,OPSL技术在波长和功率方面都具有高度可扩展性,使其成为一个高度面向未来的激光技术平台。

OPSL优势:

OPSL具有波长灵活可调、功率可扩展、倍频高效、光束质量优异等诸多优点,在成本、可靠性和使用寿命方面具有很强的竞争力。

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