フローサイトメトリー：複数のメリットを提供するOEM用レーザエンジン

小型化された部品ベースの恒久的に整列されたレーザエンジンは、コスト削減、組み立ての簡素化、次世代フローサイトメーター用の優れたCVを提供します。

2022年7月26日、Coherent

フローサイトメトリー、特にマルチパラメーターフローサイトメトリーは、レーザにとってどの用途よりも難しい装置組込み用途の1つです。フローサイトメトリーでは、複数のレーザビームを統合し、成形、位置合わせ、集光する必要があり、そのすべてを数ミクロンの精度と再現性で実現しなければならないためです。

フローサイトメーターのメーカーは、性能と現場での信頼性を最大限に高めつつ、装置のコストダウンと小型化を図るという市場の要求に応えていますが、その要求はますます厳しくなる一方となっています。

レーザエンジンは、レーザ、エレクトロニクス、オプトメカニクスを統合したモジュールであり、これらの要因すべてを同時に解決する重要な要素であることが実証されています。レーザエンジンの最新開発では、現在第3世代のOEMレーザエンジンに、小型化され、恒久的に整列された光学系を使用した画期的なものがあります。

なぜ、これが画期的な進歩なのか、その理由を見てみましょう。

そもそも第3世代レーザエンジンとはどのようなものか

初めて複数のレーザ波長を備えたのが第1世代レーザエンジンでした。しかし、基本的には箱や実験用回路板に、単体のフルパッケージレーザを複数個組み込んだものでした。そのため、複数のPCBAやインターフェース、不要な筐体など、冗長であることは避けられませんでした。また、ビームを誘導して成形し焦点を合わせるために、装置メーカーは大型で汎用の調整可能な光学系とマウントを用意してこれらを調整する必要がありました。

第2世代はレーザの小型化を特徴としています。これらは、1つのPCBAで駆動される複数のレーザコアを使用し、インターフェース、電源、筐体を1つにまとめました。そのため、これらのCellXエンジンは小型化することができました。また、全体のサイズはレーザによって制限されることがなくなりましたが、装置メーカーが個々のビームをすべて調整し最適化できるよう、従来の光学系やマウントが必要でした。

CellX PTと呼ばれる新しい第3世代のエンジンは、従来の光学系や調整可能なマウントの代わりに、PermaTrack™と呼ばれる小型化されたオプトメカニクスを使用しています。

Coherentレーザでの要求の厳しい内部共振器用に長年実績のある技術をベースに、小径の光学系を製造時に整列させ、その位置に恒久的に固定します。

これにより、これらのOEMエンジンの全体サイズを約50％削減するだけでなく、コストを削減し、安定性と長期信頼性を向上させます。なぜなら、レーザと光学系がすべて密閉された環境に収められ、さらに本来の状態を維持するためのゲッターも含んでいるためです。また、PermaTrackテクノロジーは自動（ロボット）組み立てとアライメントに基づいているため、ユニット間の一貫性も高めることができます。

装置組込みのばらつきや公差への対応についてはどうか

Coherent CellX PTレーザエンジンは、現在、4種類の可視光波長から選択できる工場出荷時設定をご利用いただけます。これらは、標準的なフローセルの形状に最適にマッチするように、線焦点のラダーとして投影されます。出力、ライン形状、ビームプロファイルはすべてフローセルで指定および保証されるため、設計の不確定要素が排除されます。

もちろん、装置には常に物理的な公差があります。 CellX PTは、密閉された共振器の外側にフレクシャーマウントされた最終焦点レンズにより、これらのバリエーションに完全に対応できます。最終焦点レンズを調節することで、X、Y、Zの3軸すべてにおいてビームのラダーの位置が最適になるようにユーザー側で調整できます。

そして、機器の設計や光学的要件にもさまざまなバリエーションがあります。CellX PTは、共通のプラットフォームを使用したOEMソリューションで、波長、出力、フォーカスストライプのサイズ、間隔、シーケンスなど、特定のボリューム要件に合わせて容易に工場で構成することができます。その結果、試作から量産まで短納期を実現し、機器サイクルのあらゆる段階をサポートしています。 CellX PTの寿命は、通常5,000,000時間以上です。また、焦点位置の調整が可能なため、CellX PTユニットは現場で簡単に交換することができます。また、本ユニットはCoherentによる工場サービス可能であり、このオプションはその価値をさらに高めています。

レーザエンジンはこれからどこへ向かうか

Coherentはこれからも、50年以上のイノベーションの歴史を基に、レーザエンジンの開発を続けていきます。今後は、フローサイトメトリーだけでなく、他の装置組込み分野の発展に合わせて、波長や出力ビームの形状を増やしていく予定です。レーザだけでなく、完全で統合されたフォトニックソリューションを指定し調達することは、OEMにとって多面的なメリットがあります。