Vi diskuterar byggande och drift av ett komplext ickelinjära optiska system som använder ultrasnabb heloptisk byter till isolera Raman från fluorescens signaler. Med detta system har vi möjlighet att lyckas skilja Raman och fluorescens signaler utnyttja puls energi och genomsnittlig krafter som finns kvar biologiskt säkra.
Ramanspektroskopi är ofta plågas av en stark fluorescerande bakgrund, särskilt för biologiska prover. Om ett prov är glada med ett tåg av ultrasnabba pulser, ett system som tidsmässigt kan separera spektralt överlappande signaler på en pikosekund tid kan isolera snabbt ankommande Raman spritt ljus från sen ankomst fluorescens ljus. Här diskuterar vi byggande och drift av ett komplext ickelinjära optiska system som använder all-optisk koppling i form av en låg effekt optisk Kerr grind för att isolera Raman och fluorescens signaler. En enda 808 nm laser med 2,4 W i medeleffekt och 80 MHz repetitionsfrekvens är delad, med cirka 200 MW 808 nm ljus omvandlas till <5 MW 404 nm ljus som skickas till provet för att excitera Ramanspridning. Resterande oomvända 808 nm ljus skickas sedan till ett ickelinjärt medium där det fungerar som pumpen för alla optiska slutare. Slutaren öppnas och stängs i 800 FS med en maximal effektivitet på ca 5%. Med detta system har vi möjlighet att lyckas skilja Raman och fluorescens signaler på en 80 MHz repetitionsfrekvens med puls energi och genomsnittlig krafter som finns kvar biologiskt säkra. Eftersom systemet inte har någon ledig kapacitet i form av optisk effekt, vi detalj flera design och anpassning överväganden som stöd i att maximera genomströmningen av systemet. Vi diskuterar också våra protokoll för att erhålla den rumsliga och tidsmässiga överlappning av signalen och balkar pump inom Kerr medium, samt en detaljerad protokoll för spektrala förvärvet. Slutligen redovisar vi några representativa resultaten av Raman spektra som erhålls i närvaro av en stark fluorescens med hjälp av vår tid-slussning systemet.
Området biomedicinska Raman-spektroskopi har sett ökande intresse under de senaste åren som ett resultat av dess visat potential för att lösa flera svåra utmaningar i biologiska diagnostik. Till exempel har Raman spektra visat sig ha diagnostiskt värde i cancer upptäckt 3, 4, 5, 6. Raman-spektroskopi har också använts i bakterie kvantifiering 7, 8 och bakteriella läkemedel svar 9. Den har också funnit tillämpning i ett brett spektrum av andra biomedicinska tillämpningar som…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete har finansierats av NSF utmärkelse DBI 0.852.891. En del av detta arbete har också finansierats av Centrum för Biophotonics vetenskap och teknik, en utsedd NSF vetenskapligt och tekniskt centrum förvaltas av University of California, Davis, enligt samarbetsavtal Nej 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 |