超快激光器在成像、操控以及消融生物組織和其他材料方麵的優(you) 勢已經早有證實。近二十年來,材料加工和生物醫學研究領域一直在研究如何擴大這種可調諧技術的應用範圍,包括從(cong) 眼科、牙科、心髒病學和顯微外科中的診斷與(yu) 治療,到工業(ye) 上對各種材料的微機械加工。
但是在很大程度上,考慮到大多數超快激光器係統的造價(jia) 以及技術上的難度給用戶帶來的固有挑戰,超快激光器走出實驗室轉化為(wei) 家用或商用產(chan) 品依然非常困難。事實上,盡管飛秒、皮秒和納秒激光器為(wei) 以很小的間接熱損傷(shang) 消融組織或在所有材料上鑽微型孔提供了令人振奮的新途徑,但是還需要多長時間才能把超快激光應用引入日常生活,卻依然是個(ge) 未知數。
目前在超快激光產(chan) 品領域已經有數家供應商(包括Newport、 Coherent、 IMRA、 Clark-MXR、 Time-Bandwidth 和Lumera),該領域的一個(ge) 新參與(yu) 者Raydiance已經多次在發布會(hui) 和討論會(hui) 上闡述了其獨特的觀點與(yu) 策略。[1] [2] Raydiance公司相信他們(men) 所采取的方法將會(hui) 使更多的用戶能夠使用超快激光器進行實驗,並且在這個(ge) 過程中會(hui) 使這個(ge) 技術的市場份額顯著提高。
“我們(men) 希望開發一種工具,它可以把一種新的物理相互作用機製引入到醫學、工業(ye) 和國防領域。”Raydiance公司總裁Scott Davison說,“我們(men) 知道需要降低造價(jia) ,保證售後技術支持,並推動多種應用,所以這些就是我們(men) 要做的事情。我們(men) 認為(wei) 這是一個(ge) 市場機遇,也是把超快激光技術乃至一個(ge) 可用的平台引入到業(ye) 界的一種途徑。”
Raydiance公司是由Davision和AOL公司前總裁Barry Schuler於(yu) 2004年建立的;管理團隊中的另一個(ge) 關(guan) 鍵成員是BinOptics公司的前總裁兼COO Michael Cumbo,他之前曾任Coherent公司光學器件部的執行副總裁和總經理。Raydiance公司的超快激光技術最初是為(wei) 光學和激光器研究與(yu) 教育中心(CREOL)的軍(jun) 事應用而開發的,18個(ge) 月後Raydiance公司發布了第一款產(chan) 品――一個(ge) 稱為(wei) 1552平台的開發工具包,之所以這樣命名是因為(wei) 光源是波長為(wei) 1552nm的摻鉺光纖激光器,其平均輸出功率為(wei) 2.5W,脈衝(chong) 能量為(wei) 5?J,並且重複頻率範圍為(wei) 1Hz~500kHz。據Davison介紹,這個(ge) 係統的大小適合桌麵使用,並且建造得更像一台電腦,而不是典型的“黑匣子”激光器(如圖)。
“我們(men) 首先把它看作一台電腦,其次看作一個(ge) 光學器件來設計的,”Davison說。“設計中最大的挑戰是將這些處理技術高度集成到一個(ge) 箱子裏,以保證激光器每天12個(ge) 小時高效連續地工作,並能提供24/7的技術支持。因此這是一台能聯網設備,技術支持人員可以從(cong) 設備本身連續得到在線反饋。內(nei) 置的傳(chuan) 感器可以準確地告訴我們(men) 設備的每一個(ge) 部件的運行狀況。並且我們(men) 把它做成通用設備,簡單的控製操作就可以控製激光器的各個(ge) 方麵。作為(wei) 一個(ge) 處理設備,能夠實時控製重複頻率和峰值能量是一個(ge) 革命性的創新,這似乎很奇怪。我們(men) 並沒有完全意識到建立這樣的技術會(hui) 有多麽(me) 困難和昂貴。”
據該公司的高級應用工程師Greg Spooner介紹,他們(men) 的技術平台與(yu) 其他超快激光係統有很多不同,其中一個(ge) 重要的不同是采用光纖激光器取代了大多數超快激光器係統中使用的傳(chuan) 統Ti:sapphire激光器。Raydiance公司自己生產(chan) 激光器模塊,但也購買(mai) 一些子係統,比如摻鉺放大器。據Spooner介紹,事實上他們(men) 的部分策略就是在電信基礎設施以及上世紀九十年代和本世紀以來在光通信領域的所有研究成果上做文章,因為(wei) 依靠現有技術的係統可以往更高產(chan) 量方向發展。
“基於(yu) 光纖纖激光器係統的超短脈衝(chong) 應用一直在增長,雖然它們(men) 不是完全的即用型或者隻是在振蕩級中使用Ti:sapphire係統,但必須購買(mai) 晶體(ti) 、鏡架、鏡片等等,並且不具備可擴展性。我們(men) 基於(yu) 今後可以升級的想法建造了一個(ge) 全光纖的電信結構,擁有了完全集成的係統後,便可以產(chan) 生大能量並可以進行微機械加工這樣的工作。我們(men) 從(cong) 電信領域購買(mai) 定製的或者現成的子係統,它們(men) 或者是一台啟動激光器,或者是放大器鏈的部件,然後再根據我們(men) 自己的激光器設計和定製解決(jue) 方案將它們(men) 串聯在一起,這就是我們(men) 的部分‘秘笈’。” Spooner說。
租用與(yu) 購買(mai)
另外使Raydiance公司的方法與(yu) 眾(zhong) 不同的是該公司不是以傳(chuan) 統的方式銷售激光器;相反, Davsion和Schuler利用他們(men) 在AOL公司時學到的經驗,決(jue) 定以租用服務的方式向用戶提供這種技術,每月大約花費20,000美元(加上最初的費用)。鑒於(yu) 此,用戶不僅(jin) 可以使用激光器,還可以得到24/7的服務和技術支持、運輸、安裝、培訓和免費升級。Davison說這個(ge) 想法是為(wei) 了鼓勵那些在一般情況下不會(hui) 購買(mai) 或使用超快激光器的人使用這種技術進行實驗。
他說:“我們(men) 正在試圖改變人們(men) 對於(yu) 在這個(ge) 市場中所需花費的想法,並且使超快市場以外的人們(men) 使用這個(ge) 技術,他們(men) 不僅(jin) 包括物理學家還包括工程師、生物學家等等。”#p#分頁標題#e#
Raydiance公司透露已經安裝了15套係統,並正在與(yu) 多家研究實驗室、大學、以及醫療機構合作,包括約翰霍普金斯大學,那裏的研究人員進行眼科、牙科、光療和基因轉染學研究。該公司還與(yu) 美國食品及藥物管理局(FDA)簽訂了一份兩(liang) 年的合作研發協議,該機構將研究用於(yu) 醫學中組織相互作用的超短脈衝(chong) 激光器。Spooner表示,Raydiance公司還在致力於(yu) 設計“更小、更好、更快、更廉價(jia) ”的超快激光係統,用於(yu) 滿足公司預計的未來的市場需求。
“我們(men) 認為(wei) 在未來幾年內(nei) 光學和光子學必將變成一個(ge) 主要角色,並成為(wei) 未來五、六種最活躍的技術之一,”Davison說,“IT和光子學正在融合,在未來的幾年中推動創新的真正平台將來自於(yu) 這些集成的產(chan) 品。”
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