Fabrication personnalisée à faible coût et utilisation verrouillée par mode d'un laser à fibres Femtoseconde à dispersion normale pour la microscopie multiphoton

Les lasers d’impulsion de femtoseconde ont de larges applications dans la miscroscopy de multiphoton. Ce protocole peut être utilisé pour fabriquer un laser de fibre de dispersion femtoseconde tout-normal qui est compact, robuste et peu coûteux. Par rapport aux lasers ultrafast commerciaux à l’état solide, le laser produit dans cette technique coûte beaucoup moins cher parce qu’il ne se compose que de pièces disponibles dans le commerce.

En outre, les lasers à fibres n’ont pas besoin de refroidissement de l’eau, de sorte que la taille du système est plus petite. Last but not least, les composants de fibre ne nécessitent pas d’alignement, ce qui rend le système robuste à la vibration. Contrairement aux systèmes disponibles dans le commerce, ce laser n’a pas de couvercle pour bloquer les faisceaux indésirables.

Du personnel expérimenté est nécessaire pour assembler et faire fonctionner le laser. Certaines expériences semblent ne pas être réalisables parce qu’il est très probable qu’elles manquent des détails non appelés lorsqu’elles suivent des instructions écrites. Dans la démonstration vidéo, les téléspectateurs ne manqueront rien.

Commencez par épisser les fibres mono-mode, ou SMFs, afin d’assurer une bonne performance de l’équipement d’épissage avant que des matériaux de fibre optique plus précieux ne soient utilisés. Dépouiller environ 30 millimètres de la fibre à l’aide d’un outil de décapage des fibres. Si vous travaillez avec des fibres fragiles, une lame de rasoir peut être utilisée pour décoller soigneusement le tampon.

Utilisez un tissu sans peluche avec de l’éthanol ou de l’isopropanol pour nettoyer la fibre dépouillée. Un bourdonnement tout en essuyant indique que la fibre est suffisamment propre. Ensuite, placez le support de fibre sur le couperet de fibre et assurez-vous que la lame, pince de fibre du couperet, et le support de fibre sont tous propres.

Chargez soigneusement la fibre dans le support de fibre laissant environ 25 millimètres de fibre propre dépouillée à l’extrémité libre du couperet pour serrer. Fermer délicatement la pince à fibres sur le couperet. Pour éviter l’excès de tension sur la fibre, rouvrir et fermer la pince.

Appuyez sur le bouton Coupe et le couperet coupera automatiquement la fibre. Utilisez des pinces à épiler avec des pointes arrondies en plastique pour déplacer la pièce découpée de la fibre vers un récipient d’élimination de pointes et transférer le support de fibre à l’épissage de fusion. Répétez la procédure pour fendre la deuxième fibre.

Les deux fibres à épisser ensemble devraient avoir des extrémités fendillées s’opposant les unes aux autres par les supports de fibre dans l’épissage de fibre. Fermez le couvercle de l’épissage et définissez des paramètres tels que le diamètre du noyau, le diamètre du champ de mode et le diamètre du revêtement. Réglez la méthode d’alignement sur le revêtement, appuyez sur le bouton Set, et l’épissage s’alignera automatiquement.

Appuyez sur le bouton Set à chaque arrêt pour confirmer la qualité de l’alignement. L’épissage se fera automatiquement. Vérifiez la qualité de l’épissage en utilisant les contrôles de qualité de l’épissage ainsi que la vue caméra de la région.

Une bonne épissage a une limite uniforme de revêtement et une luminosité uniforme le long de la fibre de sorte qu’aucun point d’épissage n’est visible. Ensuite, ouvrez le couvercle d’épissage et l’un des supports en fibre. En option, un manchon en fibre peut être ajouté pour protéger l’épissage et le radiateur de l’épissage peut être utilisé pour mouler la manche sur la fibre.

Épisser la sortie de combiner à la fibre active dopée à l’ytterbium. Suivez la procédure précédemment décrite pour fendre la fibre de sortie de combiner. En raison de la forme de son revêtement, la fibre active doit d’abord être fendu et épissé avec un morceau de fibre mono-mode qui sera plus tard enlevé.

Couper la fibre mono-mode à environ deux centimètres du point d’épissage à l’aide d’un coupe-fil. Ensuite, dépouillez toute la longueur de la fibre monomode et 0,5 centimètre de la fibre active qui laissera la fibre active plafonnée à deux centimètres de fibre sans tampon monomode. Chargez la fibre active dans le couperet en vous assurant que seule la fibre mono-mode est serrée par la pince à fibres.

À partir de ce moment, suivez la procédure précédemment décrite pour fendre et épisser la fibre. La sécurité est la priorité absolue. N’oubliez pas de mettre chaque morceau de fragment de fibre dans la boîte d’objet pointu.

En outre, les lunettes de sécurité laser doivent être averties chaque fois que la pompe fonctionne. Allumez l’oscilloscope et réglez l’instrument en mode couplage AC avec le niveau de gâchette réglé à 30 millivolts. Déplacez la fibre d’entrée photodiode de l’analyseur de spectre optique vers l’entrée monochrome et réglez l’appareil en mode OSA.

Ensuite, verrouillez la phase du laser en ajustant les plaques d’onde. Tournez quarter-wave plaque 2 plusieurs degrés dans les deux sens. Le spectre de verrouillage du mode se compose de deux pics stables avec un plateau entre eux.

Pendant ce temps, observez un train d’impulsions stable sur l’oscilloscope. Si le spectre de verrouillage de mode n’est pas observé, faites pivoter la plaque quart d’onde de plusieurs degrés dans une direction et répétez l’étape précédente. Si le spectre n’est toujours pas observé, faites pivoter le filtre birefringent à plusieurs degrés et répétez le processus.

Le fonctionnement mode-verrouillé a été vérifié à la fin de la fabrication de laser de fibre. La sortie du spectre pulsé de l’oscillateur laser était centrée près de 1070 nanomètres avec la forme caractéristique de l’oreille du chat qui indique le verrouillage du mode tel que prédit par la simulation numérique. Comme autre diagnostic pour le verrouillage du mode, la durée des impulsions et les spectres de puissance de répétition des impulsions ont été mesurés à l’aide de l’analyseur de spectre d’autocorréférateur et de fréquence radioélectrique respectivement.

Des durées d’impulsion de 70 femtosecondes ont été mesurées. La stabilité des impulsions a été testée en surveillant en permanence la puissance de sortie moyenne et le spectre des impulsions. Lorsque la configuration du laser a été montée sur une table optique flottante avec amortissement des vibrations, la dérive de puissance a été inférieure à 3,5% sur 24 heures sans refroidissement actif.

Après vérification du verrouillage du mode, les performances d’imagerie ont été testées à l’aide de cibles d’essai simples et d’échantillons biologiques. La fluorescence a été mesurée lors des ajustements de la puissance de l’impulsion, ce qui a confirmé que le signal dépendait quadratiquement de la puissance laser fournie au plan de l’échantillon. Des spécimens biologiques tachés et non tachés ont été photographiés à l’aide du laser en fibre sur mesure.

Comme une vérification supplémentaire de l’excitation à deux photons, les images hyperspectrales recueillies de microsphères fluorescents multicolores ont été comparées à des images prises par excitation linéaire avec des lasers à diodes commerciales. Enfin, les spectres normalisés des perles vertes et rouges excitées par le laser de diode par rapport au laser personnalisé de fibre de FS ont été comparés. Le composant espace libre peut être remplacé par des pièces en fibre correspondantes qui peuvent encore augmenter la robustesse et la mobilité.

Le système tout-fibre peut être mis sur un chariot pour les scénarios cliniques. Le composant espace libre peut être remplacé par des pièces en fibre correspondantes qui peuvent encore augmenter la robustesse et la mobilité. Le système tout-fibre peut être mis sur un chariot pour les scénarios cliniques.

L’impact de cette technologie est une question ouverte. Nous prévoyons qu’il donnera aux chercheurs un nouvel accès à la technologie laser femtoseconde et leur permettra de développer de nouvelles publications.