Viene presentato un metodo per costruire un laser in fibra femtosecondo a basso costo e a basso costo personalizzato per potenziali applicazioni nella microscopia multifotona, nell'endoscopia e nella fotomedicina. Questo laser è costruito utilizzando parti disponibili in commercio e tecniche di giunzione di base.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Fabbricazione personalizzata a basso costo e funzionamento bloccato in modalità di un laser in fibra Femtosecond a dispersione all'innormale per la microscopia multifotone
In questo articolo
Sommario
Abstract
Viene presentato un protocollo per costruire un laser a fibra di femtosecondo (fs) a basso costo ma ad alte prestazioni. Questo laser a fibra dopata a dispersione completamente normale (ANDi) è costruito completamente utilizzando parti disponibili in commercio, tra cui 8.000 dollari in componenti in fibra ottica e laser a pompa, più 4.800 dollari in componenti ottici standard e accessori extra-cavity. I ricercatori nuovi per la fabbricazione di dispositivi in fibra ottica possono anche considerare l'investimento in attrezzature di base per lo splicing in fibra e l'impulso laser (63.000 usd). Importante per un funzionamento laser ottimale, vengono presentati metodi per verificare le prestazioni vere rispetto a quelle apparenti (parziali o simili al rumore) bloccate in modalità. Questo sistema raggiunge la durata dell'impulso di 70 fs con una lunghezza d'onda centrale di circa 1.070 nm e una velocità di ripetizione dell'impulso di 31 MHz. Questo laser a fibra presenta le massime prestazioni che possono essere ottenute per un sistema laser a fibra facilmente assemblabile, che rende questo progetto ideale per laboratori di ricerca che mirano a sviluppare tecnologie laser fs compatte e portatili che consentono nuove implementazioni di microscopia multifotone clinica e chirurgia fs.
Introduzione
I laser a impulsi femtosecondi (fs) a stato solido sono ampiamente utilizzati per la microscopia e la ricerca biologica. Un esempio tipico è l'uso della microscopia a fluorescenza multifotona (MPE), dove si desidera che l'alta potenza di picco e la bassa potenza media facilitino il processo MPE riducendo al minimo i meccanismi di fotodanno. Molti laser a stato solido ad alte prestazioni sono disponibili in commercio, e quando combinati con un oscillatore parametrico ottico (OPO), la lunghezza d'onda laser può essere sintonizzata su una vasta gamma1. Ad esempio, i sistemi oscillatore-OPO commerciali generano durate degli impulsi <120 fs (in gene....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
1. Splice fibre a modalità singola (SMF)
NOTA: la sezione 1 è costituita da passaggi generali per la giunzione delle SMF. Questo è un passo non essenziale, ma consigliato, per praticare giunzioni di fibra utilizzando fibra poco costosa. Questo passaggio garantisce le prestazioni corrette dell'apparecchiatura di giunzione prima di utilizzare materiali in fibra ottica più preziosi.
- Fendi la prima fibra.
- Striscia di circa 30 mm della fibra con uno strumento di stripping in fibra. Per le fibre fragili (ad esempio, fibre doppie rivestite), una lama di rasoio può essere utilizzata per staccare con attenzione il buffer.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
È fondamentale verificare il funzionamento bloccato in modalità al completamento delle procedure di fabbricazione del laser a fibra. Le firme della generazione ottimale dell'impulso fs e della stabilità laser sono le seguenti: In primo luogo, l'impulso di uscita può essere sufficientemente caratterizzato dalla strumentazione delineata nel passaggio 6. L'uscita dello spettro dell'impulso dall'oscillatore laser deve essere centrata vicino a 1.070 nm con la caratteristica forma cat-ear o Bat.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
I protocolli qui descritti sintetizzano il know-how e le competenze che sono state una pratica comune nel laboratorio di fisica laser per decenni, ma che spesso non è familiare a molti ricercatori biomedici. Questo lavoro cerca di rendere questa tecnologia laser a fibra ultraveloce più accessibile alla comunità più ampia. Il design laser in fibra ANDi è ben consolidato, come sviluppato per la prima volta in opere seminali da Wise e colleghi3. Tuttavia, le implementazioni di questa tecnologia da pa.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano interessi concorrenti.
Ringraziamenti
Ringraziamo i dottori E. Cronin-Furman e M. Weitzman (Olympus Corporation of the Americas Scientific Solutions Group) per l'assistenza nell'acquisizione di immagini. Questo lavoro è stato sostenuto da National Institutes of Health Grant K22CA181611 (a B.Q.S.) e dalla Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Smith Family Award for Excellence in Biomedical Research (a B.Q.S.).
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Adattatori, specchi, montanti, supporti e stadi di traslazione (optomeccanica) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | Componenti ottici standard |
| Mannaia avanzata per fibre ottiche | AFL | CT-100 | |
| Autocorrelatore | Femtocromo | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| Supporto per beamsplitter | Thorlabs | BSH1/M | |
| Giuntatrice a fusione di fabbrica | AFL | FSM-100P | |
| Collimatori in fibra | OZ Optics (Canada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| Rivelatore di fotodiodi ad alta velocità accoppiato in fibra | Thorlabs | DET08CFC | |
| Isolatore per spazio libero | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| Isolatore per spazio libero | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Half waveplate | Union Optics (Cina) | WPZ2312 | 2x |
| Modulo pompa in fibra multimodale ad alta potenza | Gauss Lasers (Cina) | Pompa-MM-976-10 | |
| Pompa ad alta potenza e combinatore di segnali | ITF Technology (Canada) | MMC02112DF1 | |
| Gel di corrispondenza dell'indice | Thorlabs | G608N3 | |
| Analizzatore di spettro ottico | Keysight | Agilent 70951B | |
| Oscilloscopio | Keysight | Agilent 54845A | |
| Fibra passiva a doppio rivestimento(5/130 μ m) | Tecnologia ITF (Canada) | MMC02112DF1 | 3m, Incluso con combinatore |
| Beamsplitter polarizzatore | Thorlabs | PBS253 | |
| Piastre d'onda a quarti | Union Optics (Cina) | WPZ4312 | 2x |
| Piastra filtrante birifrangente al quarzo | Newlight (Canada) | BIR1060 | |
| Analizzatore di spettro RF | Tektronix | RSA306B | |
| Fibra monomodale (6/125 μ m) | OZ Optics (Canada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, Incluso con collimatori |
| Accoppiatore in fibra monomodale | AFW (Australia) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| Reticolo di diffrazione di trasmissione 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | Per compressore |
| Reticolo di diffrazione di trasmissione 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | Per compressore |
| Supporto di rotazione della piastra d'onda | Thorlabs | RSP1/M | 4x |
| a doppio rivestimento monomodale drogata con itterbio | Thorlabs | YB1200-6/125DC | 3m |
Riferimenti
- 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.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
