我々は、蛍光信号からのラマン分離する超高速全光スイッチングを使用する複雑な非線形光学系の構築と運用について説明します。このシステムを用いて、我々は、正常にパルスエネルギーと生物学的に安全なままに平均電力を利用したラマン及び蛍光信号を分離することができます。
ラマン分光法は、多くの場合、特に生体試料のために、強い蛍光背景に悩まされている。サンプルは、超高速パルスのパルス列で励起されている場合は、時間的スケールピコ秒でのスペクトル重複する信号を分離できるシステムは、後着蛍光光源からのラマン散乱光を到着速やかに分離することができます。ここでは、ラマン及び蛍光信号を分離するために低消費電力光カーゲートの形で全光スイッチングを使用する複雑な非線形光学系の構築と運用について説明します。平均電力と80 MHzの繰り返し周波数の2.4 Wを持つ単一の808nmのレーザーは、ラマン散乱を励起するためにサンプルに送られた404 nmの光の<5 mWに変換される808 nmの光の約200 mWのと、分割されます。残りの未変換の808 nmの光は、それはすべての光シャッターのためのポンプとして機能する非線形媒質に送信されます。シャッターが開き、約5%のピーク効率は、800フェムト秒後終了。このシステムを用いて、我々は、正常にパルスエネルギーと生物学的に安全なままに平均電力を使用して80 MHzの繰り返し率でラマンと蛍光信号を分離することができます。システムは、光パワーの面では容量に余裕がないので、細部のいくつかのデザインと配置に関する考慮そのシステムのスループットを最大化を支援する。私達はまた私達のカー媒質内信号とポンプ光の空間的および時間的重なりを得るためのプロトコルだけでなく、スペクトル取得のための詳細なプロトコルを議論する。最後に、我々は時間ゲーティングシステムを使用して強い蛍光の存在下で得られたラマンスペクトルのいくつかの代表的な結果を報告する。
生物医学ラマン分光法の分野は、生物学的診断でいくつかの困難な課題を解決するため、その実証可能性の結果として、過去数年間での関心の高まりを見ている。例えば、ラマンスペクトルは、癌の検出3、4、5、6の診断的価値を有することが示されている。ラマン分光法は、細菌の定量7、8、細菌の薬剤応答9にも使用されています。また、骨の健康10からbiofl…
The authors have nothing to disclose.
この作品は、NSF賞DBI 0852891によって賄われていた。本研究の一部は、協力協定第PHY0120999の下、カリフォルニア、デービスの大学によって管理されるバイオフォトニクス科学技術、指定されたNSF科学技術センターセンターによって資金を供給された。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
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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 |