Se presenta un método para construir un láser de fibra de femtosegundo de bajo costo y bloqueado en modo para aplicaciones potenciales en microscopía multifotona, endoscopia y fotomedicina. Este láser se construye utilizando piezas disponibles comercialmente y técnicas básicas de empalme.
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Artículo de método
Fabricación personalizada de bajo costo y operación bloqueada por modo de un láser de fibra Femtosecond de dispersión normal para microscopía multifotón
En este artículo
Resumen
Resumen
Se presenta un protocolo para construir un láser de fibra femtosegundo (fs) personalizado de bajo costo pero de alto rendimiento. Este láser de fibra dopada con ytterbium de dispersión normal (ANDi) se construye completamente utilizando piezas disponibles en el centro comercial, incluyendo $8,000 en componentes láser de fibra óptica y bomba, además de $4,800 en componentes ópticos estándar y accesorios de cavidad extra. Los investigadores nuevos en la fabricación de dispositivos de fibra óptica también pueden considerar invertir en equipos básicos de empalme de fibra y caracterización por pulsos por láser (63.000 dólares). Importante para un funcionamiento óptimo del láser, se presentan métodos para verificar el rendimiento bloqueado del modo verdadero frente a aparente (parcial o similar al ruido). Este sistema alcanza una duración de pulso de 70 fs con una longitud de onda central de aproximadamente 1.070 nm y una velocidad de repetición de pulsos de 31 MHz. Este láser de fibra exhibe el máximo rendimiento que se puede obtener para un sistema láser de fibra fácilmente ensamblado, lo que hace que este diseño sea ideal para laboratorios de investigación con el objetivo de desarrollar tecnologías láser fs compactas y portátiles que permitan nuevas implementaciones de microscopía clínica multifotona y cirugía fs.
Introducción
Los láseres pulsados de femtosegundode segundo (fs) de estado sólido se utilizan ampliamente para la microscopía y la investigación biológica. Un ejemplo típico es el uso de la microscopía de fluorescencia de excitación multifozona (MPE), donde se desea una alta potencia máxima y una baja potencia media para facilitar el proceso de MPE y minimizar los mecanismos de fotodaño. Muchos láseres de estado sólido de alto rendimiento están disponibles comercialmente, y cuando se combina con un oscilador paramétrico óptico (OPO), la longitud de onda láser se puede ajustar en un amplio rango1. Por ejemplo, los sistemas de oscilador comercial-OPO generan ....
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Protocolo
1. Empalme fibras de modo único (SMF)
NOTA: La sección 1 consta de pasos generales para empalmar SMFs. Este es un paso no esencial, pero recomendado, para practicar empalmes de fibra usando fibra barata. Este paso garantiza el rendimiento adecuado del equipo de empalme antes de utilizar materiales de fibra óptica más valiosos.
- Cierre la primera fibra.
- Tira aproximadamente 30 mm de la fibra con una herramienta de desmontaje de fibra. Para fibras frágiles (por ejemplo, fibras de doble revestido), se puede utilizar una cuchilla de afeitar para pelar cuidadosamente el tampón.
- Use tejido libre de pelusas con etanol o....
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Resultados
Es fundamental verificar el funcionamiento con bloqueo de modo al finalizar los procedimientos de fabricación láser de fibra. Las firmas de la generación óptima de pulsos fs y la estabilidad del láser son las siguientes: En primer lugar, el pulso de salida puede caracterizarse lo suficiente por la instrumentación descrita en el paso 6. La salida del espectro de pulsos del oscilador láser debe centrarse cerca de 1.070 nm con la característica oreja de gato o forma de Batman que indica el b.......
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Discusión
Los protocolos descritos aquí sintetizan el know-how y la experiencia que han sido una práctica común en el laboratorio de física láser durante décadas, pero que con frecuencia no es familiar para muchos investigadores biomédicos. Este trabajo intenta hacer que esta tecnología láser de fibra ultrarrápida sea más accesible para la comunidad en general. El diseño láser de fibra ANDi está bien establecido, como se desarrolló por primera vez en trabajos seminales por Wise y sus colegas3. Sin embargo, .......
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Divulgaciones
Los autores no declaran intereses en competencia.
Agradecimientos
Agradecemos a los Doctores E. Cronin-Furman y M. Weitzman (Olympus Corporation of the Americas Scientific Solutions Group) por su ayuda en la adquisición de imágenes. Este trabajo fue apoyado por la Beca de los Institutos Nacionales de Salud K22CA181611 (a B.Q.S.) y la Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Premio Smith Family a la Excelencia en Investigación Biomédica (a B.Q.S.).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Adaptadores, espejos, postes, monturas y platina traslacional (optomecánica) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | Componentes ópticos estándar |
| Cortadora de fibra óptica avanzada | AFL | CT-100 | |
| Autocorrelador | Femtochrome | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| Montaje de divisor | de haz Thorlabs | BSH1/M | |
| Empalmadora de fusión de fábrica | AFL | FSM-100P | |
| Colimadores de fibra | OZ Optics (Canadá) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| Detector de fotodiodos de alta velocidad acoplado a fibra | Thorlabs DET08CFC | ||
| Aislador de espacio libre | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| Aislador de espacio libre | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Media placa de onda | Union Optics (China) | WPZ2312 | 2x |
| Módulo de bomba de fibra multimodo de alta potencia | Gauss Lasers (China) | Pump-MM-976-10 | |
| Bomba de alta potencia y combinador de señales | ITF Technology (Canadá) | MMC02112DF1 | |
| Gel de coincidencia de índice | Thorlabs | G608N3 | |
| Analizador de espectro óptico | Keysight | Agilent 70951B | |
| Osciloscopio | Keysight | Agilent 54845A | |
| Fibra pasiva de doble capa (5/130 μ m) | Tecnología ITF (Canadá) | MMC02112DF1 | 3m, Incluido con el combinador |
| Divisor de haz polarizado | Thorlabs | PBS253 | |
| Placas de onda de cuarto | Union Optics (China) | WPZ4312 | 2x |
| Placa de filtro birrefringente de cuarzo | Newlight (Canadá) | BIR1060 | |
| analizador de espectro de RF | Tektronix RSA306B | ||
| Fibra monomodo (6/125 μ m) | OZ Optics (Canadá) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, incluido con colimadores |
| Acoplador de fibra monomodo | AFW (Australia) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| Rejilla de difracción de transmisión 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | Para compresor |
| Rejilla de difracción de transmisión 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | para compresor |
| Waveplate soporte | de rotación Thorlabs | RSP1/M | 4x |
| Fibra monomodo doble dopada con iterbio | Thorlabs | YB1200-6/125DC | 3m |
Referencias
- Savage, N. Optical parametric oscillators. Nature Photonics. 4, 124(2010).
- Xu, C., Wise, F. Recent advances in fibre lasers for nonlinear microscopy. Nature Photonics. 7, 875(2013).
- Kieu, K., Wise, F.
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Reimpresiones y permisos
