Eine Methode wird vorgestellt, um einen benutzerdefinierten kostengünstigen, modusgesperrten Femtosekunden-Faserlaser für potenzielle Anwendungen in der Multiphotonenmikroskopie, Endoskopie und Fotomedizin zu entwickeln. Dieser Laser wird mit handelsüblichen Teilen und grundlegenden Spleißtechniken gebaut.
Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.
Methodenartikel
Kostengünstige kundenspezifische Fertigung und Modus-gesperrter Betrieb eines Femtosekunden-Faserlasers mit All-Normal-Dispersion für die Multiphotonenmikroskopie
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Ein Protokoll wird vorgestellt, um einen benutzerdefinierten kostengünstigen und dennoch leistungsstarken Femtosekunden-Faserlaser (fs) zu erstellen. Dieser All-Normal-Dispersion (ANDi) Ytterbium-dotierte Faserlaser wird komplett aus handelsüblichen Teilen gebaut, darunter 8.000 US-Dollar in Faseroptik- und Pumpenlaserkomponenten sowie 4.800 US-Dollar in optischen Standardkomponenten und Extra-Cavity-Zubehör. Forscher, die neu in der Herstellung von Glasfasergeräten sind, können auch in Investitionen in grundlegende Faserspleiß- und Laserpulscharakterisierungsgeräte investieren (63.000 USD). Wichtig für eine optimale Laserbedienung, werden Methoden zur Überprüfung der tatsächlichen oder scheinbaren (teilweisen oder geräuschähnlichen) modusgesperrten Leistung vorgestellt. Dieses System erreicht eine Pulsdauer von 70 fs mit einer Mittleren Wellenlänge von ca. 1.070 nm und einer Pulswiederholungsrate von 31 MHz. Dieser Faserlaser zeigt die Spitzenleistung, die für ein leicht zu montierendes Faserlasersystem erzielt werden kann, was dieses Design ideal für Forschungslabors macht, die kompakte und tragbare fs-Lasertechnologien entwickeln wollen, die neue Implementierungen von klinische Multiphotonenmikroskopie und fs Chirurgie.
Einleitung
Festkörper femtosekunden (fs) gepulste Laser sind weit verbreitet für die Mikroskopie und biologische Forschung verwendet. Ein typisches Beispiel ist die Verwendung der Multiphotonen-Anregung (MPE)-Fluoreszenzmikroskopie, bei der hohe Spitzenleistung und geringe Durchschnittsleistung gewünscht werden, um den MPE-Prozess zu erleichtern und gleichzeitig Photoschadenmechanismen zu minimieren. Viele Hochleistungs-Festkörperlaser sind im Handel erhältlich, und in Kombination mit einem optischen parametrischen Oszillator (OPO) kann die Laserwellenlänge über einen weiten Bereich1abgestimmt werden. Beispielsweise erzeugen kommerzielle Oszillator-OPO-Sy....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
1. Splice Single Mode Fasern (SMF)
HINWEIS: Abschnitt 1 besteht aus allgemeinen Schritten zum Spleißen von SMFs. Dies ist ein nicht wesentlicher, aber empfohlener Schritt zum Üben von Faserspleißen mit preiswerten Fasern. Dieser Schritt gewährleistet die ordnungsgemäße Leistung der Spleißgeräte, bevor wertvollere Glasfasermaterialien verwendet werden.
- Cleave die erste Faser.
- Ca. 30 mm der Faser mit einem Faserabisolierwerkzeug abstreifen. Bei zerbrechlichen Fasern (z.B. doppelverkleideten Fasern) kann eine Rasierklinge verwendet werden, um den Puffer vorsichtig abzuschälen.
- Verwenden Sie fusselfreies Gewebe mit ....
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Ergebnisse
Es ist wichtig, den modusgesperrten Betrieb nach Abschluss der Faserlaser-Fertigungsverfahren zu überprüfen. Die Signaturen der optimalen fs-Pulserzeugung und Laserstabilität sind wie folgt: Zunächst kann der Ausgangsimpuls durch die in Schritt 6 skizzierte Instrumentierung ausreichend charakterisiert sein. Der Pulsspektrumausgang des Laseroszillators sollte in der Nähe von 1.070 nm mit der charakteristischen Katzenohr- oder Batman-Form zentriert werden, die die Modussperrung anzeigt, wie.......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Diskussion
Die hier skizzierten Protokolle synthetisieren Know-how und Know-how, das im Laserphysiklabor seit Jahrzehnten gängige Praxis ist, aber vielen biomedizinischen Forschern oft unbekannt ist. Diese Arbeit versucht, diese ultraschnelle Faserlasertechnologie für die breitere Community zugänglicher zu machen. Das ANDi Faserlaser-Design hat sich etabliert, wie es zuerst in wegweisenden Arbeiten von Wise und Kollegen3entwickelt wurde. Die Implementierung dieser Technologie durch andere Gruppen hat jedoch .......
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Offenlegungen
Die Autoren erklären keine konkurrierenden Interessen.
Danksagungen
Wir danken Drs. E. Cronin-Furman und M. Weitzman (Olympus Corporation of the Americas Scientific Solutions Group) für die Unterstützung beim Erstellen von Bildern. Diese Arbeit wurde von den National Institutes of Health Grant K22CA181611 (zu B.Q.S.) und der Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) unterstützt. Smith Family Award for Excellence in Biomedical Research (nach B.Q.S.).
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Adapter, Spiegel, Pfosten, Halterungen und Translationstisch (Optomechanik) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | Optische Standardkomponenten |
| Fortschrittliches Lichtwellenleiter-Cleaver | AFL | CT-100 | |
| Autokorrelator | Femtochrom | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| Strahlteilerhalterung | Thorlabs | BSH1/M | |
| Factory Fusion Splicer | AFL | FSM-100P | |
| Faserkollimatoren | OZ Optics (Kanada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| Fasergekoppelter Hochgeschwindigkeits-Fotodiodendetektor | Thorlabs | DET08CFC | |
| Freiraumisolator | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| Freiraum-Isolator | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Halbwellenplatte | Union Optics (China | )WPZ2312 | 2x |
| Hochleistungs-Multimode-Faserpumpenmodul | Gauss Lasers (China) | Pump-MM-976-10 | |
| Hochleistungspumpe und Signalkombinator | ITF Technology (Kanada) | MMC02112DF1 | |
| Index passendes Gel | Thorlabs | G608N3 | |
| Optischer Spektrumanalysator | Keysight | Agilent 70951B | |
| Oszilloskop | Keysight | Agilent 54845A | |
| Passive doppelt ummantelte Faser (5/130 μ m) | ITF-Technologie (Kanada)MMC02112DF1 | 3m, im Lieferumfang enthalten: Combiner | |
| Polarisationsstrahlteiler | Thorlabs | PBS253 | |
| Viertelwellenplatten | Union Optics (China) | WPZ4312 | 2x |
| Quarz mit doppelbrechender Filterplatte | Newlight (Kanada) | BIR1060 | |
| HF-Spektrumanalysator | Tektronix | RSA306B | |
| Singlemode-Faser (6/125 μ m) | OZ Optics (Kanada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, im Lieferumfang enthalten mit Kollimatoren |
| Singlemode-Faserkoppler | AFW (Australien) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| Transmissionsbeugungsgitter 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | Für Kompressor |
| Transmissionsbeugungsgitter 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | Für Kompressor |
| Waveplate Rotationshalterung | Thorlabs | RSP1/M | 4x |
| Ytterbium-dotierte Singlemode doppelt ummantelte Faser | Thorlabs | YB1200-6/125DC | 3m |
Referenzen
- 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.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Nachdrucke und Genehmigungen
