다중 파장 레이저 엔진 – 생명과학 계측의 미래

유세포 분석기 등을 제조하는 생명과학 계기 제조업체는 개별 레이저에서 레이저 엔진(응용 분야별 형식으로 형상 집중 빔을 제공하는 소형의 맞춤화 가능한 어셈블리를 갖춘 기기)으로 점차 전환하고 있습니다.

2022년 5월 13일, Coherent 제공

레이저는 펄스 또는 연속파의 광선을 생성합니다. 이는 모두가 알고 있는 사실입니다. 그리고 생명과학은 연속파 레이저의 거대한 시장을 상징합니다. 하지만 실제로는 생명과학의 계기에서도 또는 응용 분야에서도 레이저가 생성하는 기본 형태의 빔을 사용하지 않습니다. 혈구 계산에서 특정 작업을 수행하고 살아있는 조직의 현미경 이미지를 얻고 유전자 시퀀싱을 수행하기 위해 필요한 대로 초점을 맞추고 모양을 만들고 다른 레이저 빔과 결합하고 파이버 광학에 연결하고 변조(켜기/끄기)하는 등의 작업이 필요합니다.

현재 이러한 레이저 빔 수정 중 일부는 상당히 까다로운 것으로 드러났습니다. 예를 들어 숙련되고 경험이 풍부한 레이저 기술자라도 단일 레이저를 고성능 광 파이버에 연결하는 데 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 다중 레이저 파장을 필요로 하는 시스템의 경우 힘들게 정렬 작업을 수행해야 하는 일수를 고려해야 할 수도 있습니다.

Galaxy 제품군

이제는 당연한 것 같지만 Coherent가 이 과제를 해결하려고 나섰을 때는 혁명적인 착상이었습니다. 구체적으로 말하면, 복잡한 빔 수정 작업을 내부적으로 처리하고 응용 분야에 필요한 형태로 레이저 출력을 전달하는 어셈블리 제공이었습니다. 이러한 방침에 따라 Coherent가 내놓은 첫 번째 모험적 제품은 Galaxy라고 칭했습니다. 이 제품은 단일 파이버에서 여러 파장을 전달해야 하는 계기 OEM 및 실험실 레이저 사용자에게 플러그 앤 플레이 기능을 제공했습니다. 최초로 표준 파이버 커넥터를 사용하여 몇 시간 또는 며칠이 아닌 몇 초 또는 몇 분 안에 시스템에 레이저를 손쉽게 추가하거나 교체할 수 있게 되었습니다.

동일한 샘플에서 다양한 생화학적 표적을 이미지화하기 위해 여러 다른 파장 사이를 빠르게 전환하고자 하는 공초점 현미경과 같은 응용 분야의 실험실 연구원에게 완벽한 것으로 판명되었습니다. 그리고 OEM 계측 제조업체도 채택했습니다. OEM 계측 제조업체는 공장으로의 반품 및 관련 고객의 가동중지 시간 없이 추가 파장을 추가하거나 특정 파장에서 출력을 업그레이드하거나 실패한 레이저를 교체하기 위해 현장에서 "핫 스왑" 레이저와 같은 작업을 수행할 수 있었기 때문에 이 제품을 선호했습니다.

신뢰할 수 있는 다중 파장 엔진

물론, 모든 생명과학 계기가 파이버에 기반하지는 않습니다. 유세포 분석은 기존(자유 공간) 광학에 의해 여러 레이저가 형성되고 초점이 맞춰지는 뛰어난 선례입니다. (유세포 분석에 대해 관심이 있으시면 에서 자세한 정보를 확인하십시오.) 그 다음에 Coherent는 새로운 유형의 레이저 엔진으로 이 중요한 응용 분야의 요구 사항 해결에 착수했습니다. 이 제품을 CellX라고 칭했는데 유세포 분석에 대한 최대 응용 분야가 면역 표현형이기 때문입니다.

CellX를 통해 사용자는 최대 4개의 다른 파장을 선택할 수 있게 되었습니다. 여기에는 레이저 자체와 유세포 분석기에서 요구되는 집중된 타원형 빔 모양을 만드는 데 필요한 모든 소형 광학이 포함됩니다. 일부 계기 제작업체에서는 이러한 모듈 중 2개를 결합하여 다중 매개변수 유세포 분석이라는 최신 트렌드를 위한 8개 파장을 얻고 있습니다. CellX를 계기 제작업체의 제품 중 하나에 통합하려는 경우 OEM 사용자는 세련된 모양의 덮개만 제거하면 보이는 나사를 조정하여 각 빔의 초점과 배치를 독립적으로 제어할 수 있습니다.

미래 대비

그렇다면 다음에는 어떤 제품이 출시될까요? 파이버의 장점과 자유 공간 광학 성능을 결합한 제품은 어떨까요? 무슨 의미일까요? 파이버의 큰 장점 중 하나는 영구적으로 정렬된 상태를 유지한다는 것인데, 이는 유리 한 조각에 불과합니다. 그리고 자유 공간 광학을 사용하는 일부 계기 OEM의 경우 현장에서의 중대한 문제가 정렬 안정성인 것으로 나타났습니다. 계기의 취급 및 사용 방법에 따라 단지 레이저 빔을 다시 정렬하기 위해 6개월마다 출장 서비스가 필요할 수도 있습니다. 기존의 광학 마운트는 금속 조각과 작은 나사로 구성되어 있어서 특정 시점에서 불가피하게 정밀한 정렬에서 벗어나게 되기 때문입니다.

Coherent는 산업 생산 라인을 비롯한 모든 종류의 까다로운 응용 분야에 이용할 수 있는 많은 레이저 제품을 갖추고 있습니다. 이들 제품은 특허기술 PermAlign™을 사용하여 제작되었기 때문에 유지 보수 없이 보통 수천 시간 동안 작동합니다. Coherent는 기계적 광학 마운트를 사용하지 않으며, 대신에 이 접근 방식을 통해 각 광학이 제자리에 정렬되고 영구적으로 결합되게 합니다. 조정할 것도 없고 잘못 정렬될 경우도 없기 때문에 타의 추종을 불허하는 사용 편의성과 신뢰성을 제공합니다.

레이저를 만드는 것 뿐만 아니라 OEM 응용 분야에 필요한 빔을 제공하여 현장 재정렬, 가동중지 시간 등의 성가시고 비용이 많이 드는 문제를 해결해 주는 이 동일한 PermAlign 기술을 사용하는 차세대 제품을 보려면 여기를 방문하십시오. 최종 결과: 계기 제작업체도 만족해하고 계기 사용자도 만족해하고 있습니다.

요점 — 모든 응용 분야에서 여러 레이저 사용 시 단순성이 핵심이며 Coherent 레이저 엔진은 이러한 단순성을 정확히 제공하도록 설계되었습니다.

Galaxy, CellX 및 기타 레이저 엔진에 대해 자세히 알아보십시오.