ٹیون ایبل لیزر بلیک باکس کی حیثیت حاصل کرتے ہیں!

جدید تجارتی مصنوعات اکثر علمی تحقیق کے میدان سے نکلتی ہیں۔ بہت سے معاملات میں، پروفیسرز ذاتی طور پر کمپنیاں شروع کریں گے، یا سرمایہ کاروں کو اس ٹیکنالوجی کی طرف راغب کریں گے جو تعلیمی لیبارٹریوں میں لائسنسنگ کے لیے پیدا کی گئی ہے، تاکہ یہ ایسی مصنوعات میں تبدیل ہو جائے جو مارکیٹ میں لائی جا سکیں۔
جب تعلیمی محققین نئی مصنوعات بناتے ہیں، تو وہ اکثر مختلف اجزاء کا استعمال کرتے ہوئے انہیں ڈیزائن اور تیار کرتے ہیں۔ جب حالات اجازت دیتے ہیں، تو وہ آف دی شیلف اجزاء کو حتمی مصنوعات میں ضم کر دیتے ہیں۔ جیسے جیسے درخواست کے تقاضے بڑھتے جاتے ہیں، یہ اجزاء کے حصے تیزی سے پیچیدہ اور منفرد ہوتے جاتے ہیں۔
نبض پر مبنی ٹیون ایبل لیزرز، مثال کے طور پر، انتہائی لچکدار ہونے کی ضرورت ہے، جو مرئی سے لے کر گہرے بالائے بنفشی تک طول موج کی ایک وسیع رینج پیدا کرنے کے قابل، اور نینو سیکنڈ انکریمنٹ میں زیادہ شدت والی دالیں نکالنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ان کے پاس ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج ہے جس میں فائبر آپٹک انفارمیشن ٹرانسمیشن، آئن ڈیسورپشن، ہیٹ جنریشن، الٹراسونک جنریشن، الیکٹرانک ایکسائٹیشن، اور بہت کچھ شامل ہیں، لیکن ان تک محدود نہیں۔ یہ ان کی شاندار لچک کی وجہ سے ہے کہ یہ لیزرز وقت کے ساتھ حل شدہ فزیکل کیمسٹری، ماس اسپیکٹرو میٹری، فوٹو اکوسٹک امیجنگ، اسپیکٹروسکوپی، سپیکٹرو فوٹوومیٹری، تشخیص، اور ہائپر اسپیکٹرل امیجنگ کے شعبوں میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔
ان پلسڈ لیزرز میں سے، آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹر (OPO) لیزرز اپنی شاندار لچک اور معیشت کے لیے نمایاں ہیں، مخصوص طول موج کی وسیع اسپیکٹرل رینج میں "ٹیون" ہونے کی صلاحیت کے ساتھ۔
OPO لیزرز 35 سال سے زیادہ عرصے سے تجارتی طور پر دستیاب ہیں کیونکہ ٹیکنالوجی تیار ہوئی ہے۔ ابتدائی OPO سسٹمز اتنے بڑے اور خرابی کا شکار تھے کہ انہیں گیراج میں تیار اور فروخت کیا جاتا تھا۔ آج کے OPOs کو مکمل طور پر مربوط، پلگ اینڈ پلے ڈیوائسز میں تبدیل کر دیا گیا ہے جنہیں خصوصی لیزر انجینئرز کے ذریعے پیچیدہ سیٹ اپ اور کیلیبریشن کی ضرورت نہیں ہے۔ جدید OPOs کو مؤثر کنٹرول کے ساتھ OEM سسٹمز میں آسانی سے ضم کیا جا سکتا ہے۔
یہ پیش رفت بلاشبہ ماہرین حیاتیات، کیمیا دانوں، طبیعیات دانوں، سائنسدانوں اور دیگر علمی محققین کے لیے باعثِ فخر ہے۔ جب کہ وہ اپنے شعبوں میں انتہائی قابل ہیں، ہو سکتا ہے کہ ان کے پاس لیزر ڈیزائن یا ٹیوننگ کا خصوصی علم نہ ہو۔
ڈاکٹر مارک لٹل کہتے ہیں، "آف دی شیلف OPOs بالکل ان لوگوں کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں جو آپٹکس کے بارے میں زیادہ نہیں جانتے ہیں اور نہ ہی لیزرز کو ٹیون کرنے کا طریقہ،" ڈاکٹر مارک لٹل کہتے ہیں۔ وہ کارلسباد، کیلیفورنیا میں OPOTEK، LLC کے لیے ایک تکنیکی اور سائنسی مارکیٹنگ کنسلٹنٹ ہے، جو ٹیون ایبل لیزرز بنانے والا دنیا کا سب سے بڑا ادارہ ہے۔ "بنیادی طور پر، یہ ایک 'بلیک باکس' ہے جسے ترقی کے تحت کسی دوسرے نظام میں آسانی سے ضم کیا جا سکتا ہے۔"
او پی او لیزرز کا ارتقاء
اگرچہ OPO لیزرز آج پلگ اینڈ پلے ڈیوائسز کے طور پر موجود ہو سکتے ہیں، لیکن ان کا ارتقاء ہموار نہیں رہا۔
آپٹیکل پیرامیٹرک آسکیلیٹر (OPOs) ایک کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے پلسڈ موڈ Nd:YAG لیزر اور اس کے ہارمونکس کو ایک مخصوص فریکوئنسی میں تبدیل کرتے ہیں۔ "ٹیوننگ" حاصل کرنے کے لیے، پمپ لیزر اور او پی او دونوں کو بالکل درست پوزیشن میں رکھنے کی ضرورت ہے۔ اس کے بعد محققین کو مطلوبہ طول موج تک پہنچنے تک کرسٹل کو مائکرون کی سطح پر دستی طور پر ٹھیک کرنے کی ضرورت ہے۔
روزانہ لیبارٹری کی کارروائیوں میں، محققین کو دو اجزاء کی ممکنہ غلط ترتیب کی تلاش میں مسلسل رہنا چاہیے۔ معاملات کو مزید پیچیدہ کرنے کے لیے، مخصوص تعدد پر طول موج مختلف بندرگاہوں سے خارج ہوتی ہے، جس کے لیے اکثر بیرونی تجرباتی سیٹ اپ کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
OPOTEK کی پیدائش
یہ اس پس منظر میں تھا کہ تعلیمی محققین نے OPOs کو تجارتی ایپلی کیشنز میں بہتر بنانا اور ان کو شامل کرنا انتہائی مشکل پایا۔
تقریباً 45 سال پہلے، ایرو اسپیس کے شعبے میں کئی سال کام کرنے کے بعد، ڈاکٹر مارگالتھ کو معلوم ہوا کہ چین میں ایک یونیورسٹی وسیع پیمانے پر ٹیون ایبل کرسٹل تیار کر رہی ہے، جس نے او پی او لیزرز کی بے پناہ صلاحیت کے لیے ان کی آنکھیں کھول دیں۔ اس وقت، ٹیون ایبل لیزرز زیادہ تر کیمسٹری یا رنگوں پر مبنی تھے، جو نبض کے بجائے مسلسل تھے اور اکثر رساو کے مسائل کا شکار ہوتے تھے۔ اس کے علاوہ، ان کی اعلی پیچیدگی، بڑے سائز اور مہنگے دیکھ بھال کے اخراجات کی وجہ سے، ڈائی لیزرز نے کبھی بھی تجارتی ایپلی کیشنز میں وسیع پیمانے پر قبولیت حاصل نہیں کی۔
ڈاکٹر مارگالتھ کے کاروباری جذبے سے پہلے ٹیون ایبل او پی او لیزر کو ڈیزائن کرنے اور ٹیکنالوجی کو کامیابی سے پیٹنٹ کرنے میں زیادہ وقت نہیں گزرا تھا۔ تب سے، OPOTEK اس کے گیراج میں پیدا ہوا تھا۔
جولائی 1993 میں، OPOTEK ریاستہائے متحدہ میں پہلی کمپنی بن گئی جس نے براڈبینڈ دکھائی دینے والا OPO پیش کیا۔ کمپنی کی موجودہ مصنوعات میں سے بہت سے اس اہم ڈیزائن سے پیدا ہوتے ہیں۔ اس کے بعد سے، ٹیکنالوجی میں ہونے والی مختلف ترقیوں نے OPOs کی کارکردگی کو مسلسل بہتر اور موافق بنایا ہے۔
آج، ڈاکٹر مارگالتھ کہتے ہیں کہ OPO بنانے کا قبول شدہ طریقہ یہ ہے کہ پمپ لیزر اور OPO آپٹکس کو ایک ہی ہاؤسنگ میں ضم کیا جائے اور اس بات کو یقینی بنایا جائے کہ دونوں کو الگ نہ کیا جا سکے۔ یہ ڈیزائن پورے ٹیون ایبل لیزر کو ضرورت کے مطابق آسانی سے اور محفوظ طریقے سے منتقل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ مربوط سافٹ ویئر سسٹم کی صف بندی کا پتہ لگاتا ہے اور جہاں ضروری ہو ایڈجسٹمنٹ کرتا ہے۔ یہ استحکام تجارتی ماحول میں خاص طور پر اہم ہے، جیسے کہ امیجنگ آلات کو لیب سے ہسپتال کے آپریٹنگ روم میں منتقل کرتے وقت۔
"ماضی کے کچھ OPOs اتنے نازک تھے کہ اگر سسٹم کو منتقل کیا جاتا تو انجینئرز کو اسے دوبارہ ترتیب دینا پڑتا،" ڈاکٹر مارگالتھ بتاتے ہیں، "یہ آج کے مستحکم OPOs کے لیے ضروری نہیں ہے۔ سیٹ اپ اور ٹریننگ کے لیے اب باہر کی مہارت کی ضرورت نہیں ہے۔ آپ کر سکتے ہیں۔ آف دی شیلف پروڈکٹ خریدیں اور اسے زیادہ تر صارفین کی مصنوعات کی طرح راتوں رات بھیج دیں۔"
آٹومیشن اب سسٹم کے تمام عناصر کو کنٹرول کرتی ہے جیسے پمپ لیزر ہارمونکس، کرسٹل روٹیشن آپٹیکل ٹیوننگ، ویوفارم سیپریشن آپٹکس اور اٹینیوٹرز۔ پروڈکٹ ڈویلپرز OPO کے سافٹ ویئر فنکشنلٹی فیچرز کو اپنے سافٹ ویئر میں ضم کرنے کے لیے سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ کٹس بھی استعمال کر سکتے ہیں۔
"تحقیق کرنے والے سائنسدانوں یا کمپنیوں کے لیے جو اپنی مصنوعات میں ایسے لیزر استعمال کرتے ہیں، ٹیون ایبل لیزر مینوفیکچررز سے علیحدہ کنٹرول سافٹ ویئر حاصل کرنا مثالی نہیں ہو سکتا۔ وہ تمام کنٹرولز کو اپنے سافٹ ویئر میں ضم کرنے کو ترجیح دیتے ہیں۔ ایک تعلیمی سیٹ اپ میں، لیزر پیرامیٹرز پر تمام ڈیٹا کو محفوظ کرنا بہت ضروری ہے۔ ہموار آپریشن کے لیے انٹیگریشن تمام فعالیت کی کلید ہے۔" اوپوٹیک کے ڈاکٹر لٹل وضاحت کرتے ہیں۔
آٹومیشن اور کنٹرول کو انٹیگریٹ کرنا ضروری ہے کیونکہ عام طور پر لیزرز بڑے ہاؤسنگ میں بند ہوتے ہیں، جس سے انہیں دوبارہ پروگرام یا مرمت کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔
سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ کٹ کو کسی بھی ترتیب میں پہلے سے طے شدہ طول موج کے ساتھ قابل پروگرام سکین ترتیب دینے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس میں اعلی درجے کی، ہائی ریزولوشن امیجنگ میں ایپلی کیشنز ہیں۔ لیزرز کی موروثی توجہ مرکوز کرنے کی صلاحیت انہیں ناقابل یقین حد تک چھوٹے علاقوں کے نمونے لینے کی اجازت دیتی ہے، جس کی پیمائش دسیوں مائکرون میں ہوتی ہے۔ لیزرز کو پہلے سے پروگرام کرنے سے، سسٹم ہائی ریزولوشن اسکین تیار کرنے کے لیے لیزرز کو راسٹرائز اور مختلف علاقوں میں منتقل کر سکتا ہے۔
ڈاکٹر لٹل کے مطابق، "چونکہ یہ ایک پلسڈ لیزر ہے جو فی سیکنڈ میں کئی بار خارج کرتا ہے، اس لیے آپ ہر طول موج پر جتنی بار اسے خارج کرنا چاہتے ہیں درج کر سکتے ہیں اور طول موج کی تعداد بڑھانے یا کم کرنے کا فیصلہ کر سکتے ہیں۔" "تمام اعلی توانائی کے بیم اب ایک ہی بندرگاہ سے آتے ہیں، آپریٹر کو تجزیہ کے لیے براہ راست دلچسپی کے علاقے کو نشانہ بنانے کی اجازت دیتے ہیں۔"
سائز ٹیون ایبل OPO لیزر سے متعلق ہے۔ اگر OPO بہت بڑا ہے، تو انسٹرومنٹ انٹیگریشن زیادہ مشکل ہو گا اور حتمی پروڈکٹ کا مجموعی نقشہ بڑا ہو گا۔ تحقیقی لیبارٹری کی خلائی ضروریات کو مدنظر رکھتے ہوئے یہ بہت اہم ہے۔
ڈاکٹر لٹل نے پہلی بار لوزیانا اسٹیٹ یونیورسٹی میں گریجویٹ طالب علم کے طور پر OPO لیزرز کے بارے میں سیکھا۔ وہ یاد کرتے ہیں کہ ابتدائی OPOs "بہت بڑے، استعمال میں مشکل، اور اکثر خراب ہو جاتے تھے۔ ایک OPO 12 فٹ لمبا تھا۔"
آج، OPOTEK مارکیٹ میں سب سے چھوٹے ٹیون ایبل لیزرز میں سے ایک پیش کرتا ہے: "شو باکس" کے سائز کا اوپولیٹ 2940۔ جب کہ اب بھی اندرونی پانی کی ٹھنڈک کے ساتھ "بریف کیس" کے سائز کی بجلی کی فراہمی کی ضرورت ہوتی ہے، 294-مائکرون OPO لیزر سر ایک چھوٹا سا نشان رکھتا ہے. جب کہ اب بھی اندرونی پانی کی ٹھنڈک کے ساتھ "بریف کیس" سائز کی پاور سپلائی کی ضرورت ہے، OPO لیزر کے 2.94 مائکرون لیزر ہیڈ میں صرف 9.5 x 4.5 x 7.5 انچ کا نشان ہے۔
ڈاکٹر لٹل کے مطابق، چھوٹا سائز لیزر کی سختی کو بڑھاتا ہے اور انٹیگریٹڈ ہاؤسنگ کے اندر موجود اجزاء کو مزید مستحکم کرتا ہے۔
جدید OPOs کی ایک امتیازی خصوصیت فائبر آپٹکس کے ذریعے طول موج کی ایک وسیع رینج کو منتقل کرنے کی صلاحیت ہے۔ فائبر آپٹکس لیزرز کو منتقل کرنے کا بنیادی طریقہ بن گیا ہے کیونکہ اسے ترتیب دینا اور منقطع کرنا آسان ہے۔ اس کے علاوہ، یہ آخری صارف کو روشنی کی نمائش یا آنکھ کے رابطے سے بچاتا ہے کیونکہ روشنی بند ٹیوب کے ذریعے منتقل ہوتی ہے۔ OPOTEK توانائی کی سطح سے قطع نظر اپنی تمام مصنوعات کے لیے فائبر کی ترسیل فراہم کرتا ہے۔
تاریخی طور پر، OPO لیزرز میں پیچیدہ دستی ایڈجسٹمنٹ اور درست سیدھ شامل تھی۔ ٹیکنالوجی میں ترقی نے ان لیزرز کو پلگ اینڈ پلے ڈیوائسز میں تبدیل کر دیا ہے جو مستحکم اور استعمال میں آسان ہیں۔ آج کے OPO لیزرز، جو استعمال میں آسان اور قابل اعتماد ہیں، کو فکسچر ڈیولپمنٹ ایپلی کیشنز کے لیے تجارتی اور تعلیمی لیب سیٹنگز میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔
"تعلیمی محققین کو اپنے لیزر سسٹم کو بہتر بنانے یا ٹھیک کرنے کی کوشش کرنے کے بجائے اپنی تحقیق پر توجہ مرکوز کرنے کے قابل ہونا چاہئے،" ڈاکٹر مارگالتھ کہتے ہیں، "اعلی معیار کے OPO لیزر کے ساتھ، ان کا سامان باکس سے باہر کارکردگی کا مظاہرہ کرنے کے لیے تیار ہے۔"