Costruzione di un microscopio ad alta risoluzione con convenzionali e Holographic Capabilities intrappolamento ottico

In questa procedura, una linea di intrappolamento ottico convenzionale e olografica viene assemblata e allineata Per ottenere ciò, misurare prima le posizioni dei componenti ottici, quindi montare i componenti in modo sicuro nelle posizioni corrette. Quindi, allinea l'ottica per consentire l'intrappolamento. Il passaggio finale consiste nel bloccare il raggio TED dallo specchio olografico.

In definitiva, il sistema finito consente l'intrappolamento simultaneo olografico e ordinario. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come l'intrappolamento ordinario, è che consente il posizionamento simultaneo di più oggetti rifrangenti in tre dimensioni e misurazioni rapide della manipolazione degli oggetti. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché il design, il layout e l'allineamento possono essere impegnativi.

Il punto di partenza di questo video è un banco ottico con il microscopio in posizione per creare una trappola ottica a 980 nanometri. Inizia con uno dei diodi laser prontamente disponibili di quella lunghezza d'onda. Utilizzare un laser a inclinazione di maiale con polarizzazione, preservando la fibra monomodale del diametro di campo modale noto.

La fibra deve essere sufficientemente lunga da fungere da filtro di modalità e deve essere terminata con un connettore a fibre ottiche con un connettore FCPC o un connettore FCPC. La fibra ottica monomodale deve essere maneggiata con cura, le torsioni devono essere evitate. Fissare il diodo laser e il supporto che consente il controllo dell'alimentazione e della temperatura.

Il supporto deve essere fissato direttamente al banco ottico per massimizzare il dissipatore di calore passivo. Quindi, montare il connettore in fibra sull'ottica di fascicolazione del raggio. Assicurarsi che la porta della fibra scelta corrisponda al diametro del campo modale del diodo.

La fibra a spirale collega l'adattatore di fascicolazione al tavolo ottico a una distanza sufficiente dal microscopio per consentire l'instradamento del fascio, l'espansione e il posizionamento di altri componenti. I colori dell'asta possono essere utilizzati per fissare la spaziatura delle lenti per un posizionamento robusto e ripetibile. Regolare la porta in fibra per garantire uno spreco costante del fascio su distanze paragonabili al percorso complessivo del fascio verso il microscopio.

Ci sono cinque specchi nel percorso del raggio laser DDE. A partire dal laser dde, ci sono due specchi per dirigere la sua uscita nell'alloggiamento del microscopio. Il raggio deve anche passare attraverso uno specchio dicroico, che consente una trasmissione invariata del raggio del diodo laser a 45 gradi rispetto all'angolo di incidenza.

Infine, due ulteriori specchi diic a passaggio corto che trasmettono la luce visibile, ma riflettono vicino all'infrarosso e oltre. Instradare il raggio dentro e fuori dal microscopio. Lo spazio infinito uno si trova all'interno dell'alloggiamento del microscopio per regolare gli specchi, rimuovere l'obiettivo del microscopio.

Utilizzare gli specchi e una scheda di visualizzazione a infrarossi per instradare il raggio attraverso l'apertura nella fase di montaggio dell'obiettivo. Se il raggio è decentrato, regolare gli specchi per fissare l'allineamento in modo che il raggio sia al centro. Quando si montano le lenti, un sistema a gabbia può comportare un assemblaggio rigido.

I calibri possono essere utilizzati per pre-misurare le distanze tra le lenti lungo le aste della gabbia prima dell'installazione. Montare temporaneamente un puntatore laser rosso con un adattatore personalizzato al posto dell'obiettivo in modo che il suo raggio si trovi lungo l'asse ottico del microscopio. Utilizzare il raggio del puntatore laser visibile per posizionare e allineare approssimativamente l'espansore del raggio a 980 nanometri.

Questa configurazione utilizza obiettivi con lunghezza focale di 60 millimetri e 125 millimetri in una disposizione keary per raddoppiare approssimativamente la vita del fascio. Quindi, installa le lenti dello sterzo a 980 nanometri utilizzando il raggio del puntatore come guida. Ogni obiettivo ha una lunghezza focale di 60 millimetri, la prima lente nel percorso del fascio su uno stadio X, Y, Z di precisione con una corsa di almeno mezzo pollice per consentire l'orientamento del raggio.

La seconda lente può ora essere posizionata in modo da formare una disposizione keary uno-a-uno con la prima lente. Questa lente deve essere posizionata in modo da essere coniugata otticamente al piano focale posteriore dell'obiettivo. Per preparare la trappola olografica, montare il laser a 1064 nanometri su una piattaforma rialzata all'incirca all'altezza del raggio di 980 nanometri.

Posizionare una piastra a semionda e un polarizzatore subito dopo l'uscita del laser. Per consentire la regolazione manuale della potenza del laser. Installare l'espansore del raggio per questo laser in modo che lo scarto del raggio venga espanso in modo che corrisponda alla dimensione diagonale dello specchio olografico.

Se limitato dallo spazio, usa obiettivi con lunghezze focali ridotte, 16 millimetri e 175 millimetri. Ora usa il raggio del puntatore laser per posizionare il modulatore di luce spaziale o SLM, che fa parte del pacchetto olografico commerciale utilizzato. In questo esperimento, il modulatore di luce spaziale deve essere posizionato in modo da essere otticamente coniugato al piano focale posteriore dell'obiettivo.

Posizionarlo in modo che il raggio del puntatore laser abbia il minimo angolo di incidenza possibile, ma in modo che la sua riflessione elimini in modo sicuro tutto l'hardware sul tavolo ottico. Posiziona un altro specchio davanti all'espansore del raggio laser a 1064 nanometri per dirigere la sua luce verso il modulatore di luce spaziale. Assicurarsi che la luce del puntatore laser colpisca il centro dell'apertura dell'espansore del raggio.

Infine, installare una coppia di lenti del telescopio tra il modulatore di luce spaziale e lo specchio dicroico. Questi obiettivi hanno lunghezze focali di 125 millimetri e 200 millimetri. Rimuovere il puntatore laser, lasciare che il supporto dell'adattatore personalizzato funga da apertura di allineamento della rotta.

Inizia a controllare l'allineamento utilizzando solo il raggio a 980 nanometri. Utilizzare un visualizzatore di schede a infrarossi per allineare il raggio a 980 nanometri in modo che vada lungo l'asse centrale dell'apertura nell'adattatore personalizzato. Quindi utilizzare la scheda a infrarossi per assicurarsi che il raggio a 1064 nanometri colpisca gli stessi punti del raggio a 980 nanometri lungo il percorso del raggio condiviso.

Fatto ciò, sostituire l'adattatore di montaggio del puntatore laser personalizzato con un obiettivo ad olio o acqua ad alta apertura numerica. Quindi, allineare la trappola a 980 nanometri camminando sul raggio laser fino a quando non viene visualizzato un modello di interferenza radialmente simmetrico sulla fotocamera con lo specchio olografico spento. Allineare la trappola a 1064 nanometri utilizzando il modulatore di luce spaziale e il primo specchio dicroico a camminare sul raggio di 1064 nanometri defratto dalle Nazioni Unite.

In questo esempio, l'immagine allineata per entrambe le trappole indica un buon allineamento per un trapping efficiente, ma può essere ulteriormente perfezionata. Ci sono anche piccole aberrazioni associate al fascio rotondo 1064, che colpisce uno specchio SLM quadrato, che non possono essere facilmente eliminate affinando l'allineamento delle lenti. Per bloccare l'intrappolamento prodotto dal fascio sottotrattato dal modulatore di luce spaziale, inserire un piccolo oggetto opaco nel percorso della luce sotto-agitata in una posizione coniugata al piano di campionamento per questo sistema.

Una microsfera opaca di diametro compreso tra 100 e 300 micron, che è in metallo, è incollata a un vetrino rotonda trasparente a infrarossi o a una finestra. Il blocco è posizionato nel punto focale comune delle lenti, che è otticamente coniugato al piano del campione. Se i fasci di intrappolamento ottico vengono iniettati nello spazio infinito del microscopio, il bloccante del raggio può essere posizionato per bloccare la luce non razziata o può essere spostato per consentire il passaggio di tutta la luce.

La configurazione assemblata consente all'operatore di intrappolare più oggetti rifrangenti in tempo reale e di posizionarli in tutte e tre le dimensioni nel campo visivo. Qui, le capacità olografiche dello strumento sono mostrate intrappolando microsfere, sospese in acqua deionizzata, i cerchi rossi e verdi mostrano le posizioni delle trappole con il verde che indica una trappola selezionata per il riposizionamento in questa clip, la riproduzione è accelerata dopo che un oggetto è stato intrappolato. La sua trappola viene riposizionata manualmente.

La disposizione finale ha 11 perline raffiguranti il logo dell'Università dello Utah dove è stato eseguito questo esperimento. Il sistema consente inoltre l'utilizzo congiunto sia della trappola olografica che di quella convenzionale. Qui due file di trappole olografiche sono definite e controllate dall'operatore.

Tra le due file viene definita un'ulteriore trappola convenzionale. Le microsfere sospese in acqua deionizzata sono legate dalle trappole. Il cordone centrale viene spostato a uno spostamento spaziale massimo di 4,1 micrometri e poi riportato nella sua posizione originale nelle stesse circostanze.

Ma con il cordone centrale che si muove a 82 micrometri al secondo, viene prodotta questa sequenza di fotogrammi. Notare il motion blur nella seconda e nella terza immagine. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come disporre e allineare un doppio sistema di trappole ottiche con trappola olografica e normale indipendente nella stessa configurazione.

Non dimenticare che lavorare con laser ad alta potenza può essere estremamente pericoloso e prendi precauzioni come indossare occhiali protettivi adeguati.