Gli analizzatori di spettro ottico Yokogawa supportano Modulight nella caratterizzazione spettrale dei propri laser biomedici, garantendo precisione di lunghezza d’onda, ampia gamma dinamica e affidabilità lungo l’intero ciclo di sviluppo e produzione.
Molte delle applicazioni laser biomediche più complesse dipendono da una corrispondenza spettrale precisa tra la sorgente laser e la molecola bersaglio. La fotoimmunoterapia si basa su laser che emettono a lunghezze d’onda corrispondenti all’assorbimento del fotosensibilizzante, garantendo che la reazione fotochimica rimanga confinata al tessuto bersaglio. Modulight applica questo stesso principio in casi clinici quali la degenerazione maculare senile e lo integra nelle proprie piattaforme laser per PDT, PIT e imaging a fluorescenza.
I fotosensibilizzatori, i fluorofori e altre molecole assorbono solo all’interno di una banda di lunghezze d’onda ristretta. Uno scostamento anche di pochi nanometri può ridurne l’efficacia. Per Modulight, la sfida va oltre la semplice conferma della lunghezza d’onda centrale. L’azienda deve anche controllare l’ampiezza spettrale (larghezza di linea) per garantire che l’emissione sia stretta ed evitare l’eccitazione fuori bersaglio, mantenere la stabilità nel tempo e la temperatura gusta per prevenire la deriva del picco e ridurre al minimo le modalità laterali o i picchi secondari che potrebbero introdurre lunghezze d’onda indesiderate. Applicazioni diverse impongono requisiti ottici diversi, quindi i team di ingegneri valutano molteplici parametri durante la caratterizzazione dell’emissione laser. A seconda del caso d’uso, ciò può includere l’esame delle code spettrali, il confronto della trasmissione del filtro con lo spettro laser effettivo o il rilevamento di caratteristiche spettrali deboli adiacenti a quelle molto più forti. Ciò è particolarmente importante nei sistemi basati sulla fluorescenza. Una linea di eccitazione intensa può trovarsi molto vicina a una caratteristica ottica molto più debole, ed entrambe devono essere visibili con chiarezza. Se il rumore oscura il segnale di basso livello, o se l’analizzatore non è in grado di fornire una gamma dinamica sufficiente, l’ingegnere perde la possibilità di osservare comportamenti che potrebbero rivelarsi rilevanti nell’applicazione finale.
La sfida è resa più ardua dalla gamma di lunghezze d’onda in cui opera Modulight. Secondo il dottor Lasse Orsila, ingegnere ottico presso Modulight e medico, molte applicazioni rilevanti nel campo delle scienze biomediche e delle scienze della vita si collocano nella gamma del visibile, dove la scelta di analizzatori di spettro ottico adeguati è più limitata rispetto alle bande delle telecomunicazioni o del vicino infrarosso. Modulight richiede quindi una piattaforma di analizzatori di spettro in grado di combinare precisione di lunghezza d’onda, elevata sensibilità, ampia gamma dinamica e praticità d’uso in un’ampia gamma di attività di sviluppo laser, coprendo al contempo l’ampio intervallo di lunghezze d’onda offerto dagli analizzatori Yokogawa.
Requisiti applicativi
Utilizzata in un ampio spettro ottico e per una vasta gamma di applicazioni cliniche e biomediche, la caratterizzazione ottica è una componente fondamentale delle fasi di sviluppo, convalida e produzione. Modulight necessitava di una piattaforma di misurazione ottica in grado di supportare sia le attività di ricerca e sviluppo che quelle legate alla produzione. In applicazioni quali l’imaging a fluorescenza, l’endoscopia a fluorescenza, la fotoimmunoterapia (PIT) e il trattamento e la diagnostica oftalmica, gli ingegneri necessitano di qualcosa di più di un segnale di uscita potente. Hanno bisogno di un controllo preciso della lunghezza d’onda, di una potenza di uscita stabile, di un basso livello di rumore e di una visibilità spettrale sufficiente per comprendere esattamente come si comporta il laser lungo l’intero profilo di emissione.
Per i team di Modulight, le attività di misurazione fondamentali comprendono la verifica accurata della lunghezza d’onda centrale, la valutazione dell’ampiezza di linea, l’osservazione dei contenuti spettrali a basso livello e il confronto delle tracce in condizioni diverse. Nelle misurazioni con filtro, ad esempio, gli ingegneri desiderano confrontare il segnale effettivo proveniente dalla propria sorgente laser prima e dopo il filtro, anziché affidarsi esclusivamente ai dati generici dello spettrofotometro. Nell’illuminazione a fluorescenza e in quella biomedica, gli ingegneri devono poter osservare una risposta ottica debole accanto a una linea laser dominante. Ciò conferisce particolare importanza alla sensibilità, alla gamma dinamica e alla chiara visibilità spettrale. Se il contenuto ottico di basso livello è mascherato dal rumore, gli ingegneri perdono la comprensione di un comportamento che potrebbe essere rilevante nell’applicazione finale.
Il dottor Lasse Orsila condivide alcune riflessioni sulla valutazione dei laser: “Ovviamente la lunghezza d’onda è un parametro importante. Anche altri parametri sono molto importanti a seconda del caso d’uso, come la gamma dinamica quando si misurano le proprietà dei filtri. Alcune metriche, come il rapporto di soppressione della modalità laterale, consentono agli ingegneri di determinare rapidamente se i laser monomodali sono conformi o meno, senza richiedere apparecchiature di misurazione aggiuntive o calcoli manuali”.
Soluzione di misurazione
Per ottenere questo livello di comprensione, Modulight si affida all’analisi spettrale ottica ad alte prestazioni. Gli ingegneri utilizzano diverse OSA Yokogawa che coprono diverse gamme di lunghezze d’onda per supportare il lavoro sia nell’impianto di produzione che nei laboratori laser di ricerca e sviluppo, dove vengono effettuati anche test a livello di chip e di barra. Con diversi modelli di laser che coprono lo spettro dall’ultravioletto (UV) all’infrarosso medio (MIR), Modulight deve affrontare la sfida di trovare soluzioni di misura affidabili, complete e in grado di gestire l’intero intervallo spettrale.
“Ciò che apprezzo degli analizzatori di spettro ottico Yokogawa è la loro affidabilità e precisione. Sono anche molto facili da usare – spiega il dottor Orsila – La disponibilità di OSA nella gamma del visibile è molto più limitata rispetto alle gamme delle telecomunicazioni o del vicino infrarosso. Yokogawa è in grado di coprire quasi tutte le gamme di lunghezze d’onda con cui lavoriamo, e le prestazioni nella gamma del visibile sono particolarmente per noi”.
Il flusso di lavoro di Modulight si basa quindi sugli strumenti OSA di Yokogawa per la caratterizzazione della luce visibile, il confronto delle tracce, la valutazione dei filtri e l’analisi spettrale a basso livello. L’AQ6373E supporta la caratterizzazione degli spettri di luce visibile, dove la posizione delle lunghezze d’onda e la forma spettrale sono particolarmente importanti, mentre le unità AQ6370E offrono una maggiore flessibilità per il confronto delle tracce, la valutazione dei filtri, la visibilità dei segnali a basso livello e l’analisi dettagliata delle sorgenti laser. La loro precisione, affidabilità e durata estrema hanno conquistato la fiducia di Modulight. Oltre ai vantaggi tecnici di misurazione, un esempio citato dal Dr. Orsila è la capacità dei dispositivi Yokogawa di confrontare facilmente le tracce con altre tracce registrate sul dispositivo, grazie agli strumenti di analisi integrati.
Nitidezza spettrale e affidabilità a lungo termine
L’utilizzo degli analizzatori di spettro ottico AQ6373E e AQ6370E di Yokogawa ha fornito a Modulight una piattaforma di misurazione affidabile per caratterizzare le prestazioni dei laser nelle applicazioni nel visibile e nel vicino infrarosso (NIR). Grazie alla capacità di rilevare e caratterizzare con maggiore chiarezza la lunghezza d’onda centrale, l’ampiezza di linea, le code spettrali, l’intensità del segnale, il contenuto spettrale a basso livello e l’SMSR, gli ingegneri di Modulight possono ottenere un quadro più completo del comportamento del laser durante lo sviluppo. Ciò è particolarmente prezioso in settori esigenti come lo sviluppo di sistemi basati sulla fluorescenza, la fotoimmunoterapia e le applicazioni laser oftalmiche, dove la precisione spettrale e un’uscita ottica pulita sono fondamentali. “L’elevato rapporto segnale-rumore, l’ampia gamma dinamica e la forte sensibilità nella gamma del visibile ci consentono di ottenere misurazioni affidabili, anche a livelli di segnale ottico molto bassi”, spiega il dottor Orsila.
Oltre alle immediate capacità di misurazione, la piattaforma Yokogawa ha contribuito a rendere la caratterizzazione ottica più pratica nell’uso quotidiano. Segnali più nitidi, un’elevata sensibilità e la possibilità di registrare, confrontare e analizzare le tracce all’interno del flusso di lavoro dello strumento offrono agli ingegneri un modo più rapido e affidabile per valutare i dispositivi e le prestazioni dei filtri ottici. Con gli strumenti Yokogawa, gli ingegneri possono eseguire misurazioni in modo più efficiente e confrontare facilmente laser di diversi tipi e lunghezze d’onda.
Anche l’affidabilità è una componente fondamentale del risultato. Per Modulight, la fiducia in una piattaforma di misurazione si costruisce nel corso di anni di utilizzo, non solo sulla base di una singola scheda tecnica. La lunga durata delle apparecchiature ottiche Yokogawa, unita all’eccellente usabilità, all’assistenza e alle prestazioni costanti, ha contribuito a rendere gli analizzatori una parte affidabile del flusso di lavoro dell’azienda. Di conseguenza, Modulight è in grado di convalidare il comportamento dei laser con maggiore chiarezza e coerenza nella qualità dei dati spettrali. Combinando la capacità di operare nella gamma della luce visibile, un’analisi più approfondita della luce nel vicino infrarosso e un flusso di lavoro ingegneristico pratico, gli analizzatori Yokogawa contribuiscono a garantire che le esigenti tecnologie laser mediche e fotoniche possano essere convalidate con la precisione, la ripetibilità e la chiarezza richieste.
