We bespreken de bouw en exploitatie van een complex niet-lineaire optische systeem dat ultrasnelle all-optisch schakelen gebruikt om te isoleren Raman van fluorescentie-signalen. Met behulp van dit systeem zijn wij in staat om succesvol scheiden Raman en fluorescentie-signalen gebruik te maken van puls energie en de gemiddelde krachten die blijven biologisch veilig.
Raman spectroscopie wordt vaak geplaagd door een sterke fluorescerende achtergrond, in het bijzonder voor biologische monsters. Als een monster wordt opgewekt met een trein van ultrasnelle pulsen, een systeem dat tijdelijk kan spectraal aparte overlappende signalen op een picoseconde tijdschaal kan isoleren tijdig aankomen Raman verstrooide licht van de late aankomst fluorescentie licht. Hier bespreken we de bouw en exploitatie van een complex niet-lineaire optische systeem dat alle-optisch schakelen gebruikt in de vorm van een low-power optische Kerr gate te isoleren Raman en fluorescentie-signalen. Een enkele 808 nm laser met 2,4 W van de gemiddelde vermogen en 80 MHz herhalingsfrequentie is gesplitst, met ongeveer 200 mW van 808 nm licht wordt omgezet tot <5 mW van 404 nm licht naar het monster te Raman verstrooiing te wekken. De resterende onbekeerde 808 nm licht wordt vervolgens verstuurd naar een niet-lineaire medium waar het fungeert als de pomp voor de all-optische sluiter. De sluiter opent en sluit in 800 fs met een maximale efficiëntie van ongeveer 5%. Met behulp van dit systeem zijn wij in staat om succesvol Raman en fluorescentie-signalen gescheiden op een 80 MHz herhalingsfrequentie met behulp van pulse energieën en krachten die de gemiddelde blijven biologisch veilig. Omdat het systeem geen extra capaciteit in termen van optische macht heeft, hebben we een aantal detail ontwerpen en de afstemming overwegingen die helpen bij het maximaliseren van de productiviteit van het systeem. We bespreken ook ons protocol voor het verkrijgen van de ruimtelijke en temporele overlap van het signaal en de pomp balken in het Kerr medium, evenals een gedetailleerd protocol voor de spectrale acquisitie. Tot slot melden wij een enkele representatieve resultaten van Raman-spectra verkregen in de aanwezigheid van sterke fluorescentie met behulp van onze tijd-gating systeem.
Het gebied van biomedische Raman spectroscopie heeft gezien toenemende belangstelling in de afgelopen jaren als gevolg van de bewezen potentieel voor het oplossen van een aantal moeilijke uitdagingen in de biologische diagnostiek. Bijvoorbeeld, hebben Raman spectra is aangetoond dat diagnostische waarde hebben in de opsporing 3, 4, 5, 6. Raman spectroscopie is ook gebruikt bij bacteriële kwantificatie 7, 8 en bacteriële drug reactie 9. Het heeft ook te vinden toepassing in een breed sc…
The authors have nothing to disclose.
Dit werk werd gefinancierd door NSF award DBI 0852891. Een deel van dit werk werd ook gefinancierd door het Centrum voor Biofotonica Wetenschap en Technologie, een aangewezen NSF Wetenschap en Technologie Centrum wordt beheerd door de Universiteit van California, Davis, onder Cooperative arbeidsovereenkomst nr. PHY0120999.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
---|---|---|---|
Lenses | ThorLabs | Various | All lenses coated to have maximum transmission losses of 1% each |
Tunable Ti:Sapph laser | Coherent | Chameleon | 30 nJ, 200 fs, 80 MHz |
40X oil immersion objective | Olympus | UApo/340 | NA = 1.35 |
Inverted microscope | Olympus | IX-71 | Modified to remove all lenses in side port |
Half wave plate | Thorlabs | AHWP05M-600 | |
Glan-Thompson polarizer | Thorlabs | GTH10M | ˜10% transmission loss |
Spectrometer | PI Acton | SP2300i | |
CCD | PI Acton | Pixis 100B | |
Mathmatical software | The MathWorks | MATLAB | version 2008a |
Faraday isolator | EOT | BB8-5I | |
Piezo-electric mirror | Newport | AG-M100 | |
BBO crystal | CASIX | custom | 1 mm thickness |
Bandpass filter 1 | Andover | 008FC14 | 808 ± 0.4 nm |
Dichroic mirror | Semrock | FF662-FDI01 | band edge at 662 nm |
Long-pass filter | Semrock | BLP01-405R | band edge at 417 nm |
Bandpass filter 2 | Semrock | FF02-447/60 | 417-447 nm |
CS2 | Sigma-Aldrich | 335266 | 99% purity |
Coumarin 30 | Sigma-Aldrich | 546127 | 99% purity |
Immersion oil | Cargille | 16242 | Type DF |