Une méthode est présentée pour construire un laser à fibres femtosecondes à faible coût et verrouillé par mode pour des applications potentielles en microscopie multiphoton, endoscopie et photomédecine. Ce laser est construit en utilisant des pièces disponibles dans le commerce et des techniques d'épissage de base.
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Article de méthode
Fabrication personnalisée à faible coût et utilisation verrouillée par mode d'un laser à fibres Femtoseconde à dispersion normale pour la microscopie multiphoton
Dans cet article
Résumé
Résumé
Un protocole est présenté pour construire un laser à fibres femtoseconde (fs) personnalisé saille à faible coût et haute performance. Ce laser à fibres entièrement normal (ANDi) dopé à l'ytterbium est entièrement construit à l'aide de pièces disponibles dans le commerce, y compris 8 000 $ en composants laser à fibres optiques et à pompe, plus 4 800 $ en composants optiques standard et accessoires extra-cavité. Les chercheurs nouveaux à la fabrication de dispositif de fibre optique peuvent également envisager d'investir dans l'épissage de fibre de base et l'équipement de caractérisation d'impulsion de laser ($63.000). Important pour le fonctionnement optimal du laser, des méthodes pour vérifier les performances de mode de type réel (partielle ou sonore) sont présentées. Ce système atteint une durée d'impulsion de 70 fs avec une longueur d'onde centrale d'environ 1 070 nm et un taux de répétition d'impulsions de 31 MHz. Ce laser de fibre montre les performances maximales qui peuvent être obtenues pour un système laser de fibre facilement assemblé, qui rend cette conception idéale pour des laboratoires de recherche visant à développer des technologies laser compactes et portables de fs qui permettent de nouvelles implémentations de microscopie multiphoton clinique et chirurgie fs.
Introduction
Les lasers pulsés à l'état solide de femtoseconde (fs) sont largement utilisés pour la microscopie et la recherche biologique. Un exemple typique est l'utilisation de la microscopie à fluorescence par excitation multiphoton (MPE), où une puissance de pointe élevée et une faible puissance moyenne sont souhaitées pour faciliter le processus MPE tout en minimisant les mécanismes de photodommage. De nombreux lasers à état solide haute performance sont disponibles dans le commerce, et lorsqu'ils sont combinés avec un oscillateur paramétrique optique (OPO), la longueur d'onde laser peut être réglé sur une large gamme1. Par exemple, les systèmes d'osc....
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Protocole
1. Fibres de mode unique d'épissure (SMF)
REMARQUE : La section 1 consiste en des étapes générales pour épissage des FSM. Il s'agit d'une étape non essentielle, mais recommandée, pour pratiquer des épissures de fibres en utilisant des fibres bon marché. Cette étape assure une bonne performance de l'équipement d'épissage avant d'utiliser des matériaux à fibres optiques plus précieux.
- Encouper la première fibre.
- Bande environ 30 mm de la fibre avec un outil de décapage de fibre. Pour les fibres fragiles (p. ex., fibres doubles vêtues), une lame de rasoir peut être utilisée pour décoller soigneusement le tampon.
- Ut....
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Résultats
Il est essentiel de vérifier le fonctionnement verrouillé par mode à l'achèvement des procédures de fabrication de laser de fibre. Les signatures de la génération optimale d'impulsions fs et de la stabilité laser sont les suivantes : Premièrement, l'impulsion de sortie peut être suffisamment caractérisée par l'instrumentation décrite à l'étape 6. La sortie du spectre d'impulsionde de l'oscillateur laser doit être centrée près de 1 070 nm avec la forme caractéristique de l'oreille de chat .......
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Discussion
Les protocoles décrits ici synthétisent le savoir-faire et l'expertise qui ont été la pratique courante dans le laboratoire de physique laser pendant des décennies, mais qui est souvent inconnu de nombreux chercheurs biomédicaux. Ce travail tente de rendre cette technologie laser à fibre ultrarapide plus accessible à l'ensemble de la communauté. La conception laser en fibre ANDi est bien établie, comme d'abord développé dans les œuvres séminales par Wise et collègues3. Cependant, la mise en œuvre .......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.
Remerciements
Nous remercions les Drs E. Cronin-Furman et M. Weitzman (Olympus Corporation of the Americas Scientific Solutions Group) pour leur aide dans l'acquisition d'images. Ce travail a été soutenu par national Institutes of Health Grant K22CA181611 (à B.Q.S.) et la Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Prix de la famille Smith pour l'excellence en recherche biomédicale (à B.Q.S.).
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Adaptateurs, miroirs, poteaux, supports et platine de translation (optomécanique) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | Composants optiques standard |
| Couperet à fibre optique avancé | AFL | CT-100 | |
| Autocorrélateur | Femtochrome | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| Montage séparateur | de faisceau Thorlabs | BSH1/M | |
| Assembleur par fusion d’usine | AFL | FSM-100P | |
| Collimateurs à fibre | OZ Optics (Canada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| Détecteur de photodiodes haute vitesse couplé à la fibre | Thorlabs | DET08CFC | |
| Isolateur en espace libre | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| Isolateur en espace libre | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Demi-onde | Union Optics (Chine) | WPZ2312 | 2x |
| Module de pompe à fibre multimode haute puissance | Gauss Lasers (Chine) | Pompe-MM-976-10 | |
| Pompe haute puissance et combinateur de signaux | ITF Technology (Canada) | MMC02112DF1 | |
| Gel d’appariement d’indice | Thorlabs | G608N3 | |
| Analyseur de spectre optique | Keysight | Agilent 70951B | |
| Oscilloscope | Keysight | Agilent 54845A | |
| Fibre passive double gaine (5/130 &mu ; m) | ITF Technology (Canada) | MMC02112DF1 | 3m, Inclus avec combinateur |
| Séparateur de faisceau polarisant | Thorlabs | PBS253 | |
| Quarts d’onde Plaques | Union Optics (Chine | WPZ4312 | 2x |
| Quartz biréfringent | plaque filtrante Newlight (Canada) | BIR1060 | |
| Analyseur de spectre RF | Tektronix | RSA306B | |
| Fibre monomode (6/125 &mu ; m) | OZ Optics (Canada) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, Inclus avec collimateurs |
| Coupleur à fibre monomode | AFW (Australie) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| Réseau de diffraction de transmission 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | Pour |
| Réseau de diffraction de transmission 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | Pour compresseur |
| Waveplate support rotatif | Thorlabs | RSP1/M | 4x |
| Fibre monomode double gaine dopée à l’ytterbium | Thorlabs | YB1200-6/125DC | 3m |
Références
- 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.
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Réimpressions et autorisations
