다광자 현미경, 내시경 검사 및 광의학에서 잠재적 인 응용 분야에 대한 사용자 정의 저비용, 모드 잠금 펨토초 섬유 레이저를 구축하는 방법이 제시된다. 이 레이저는 시판되는 부품과 기본 접합 기술을 사용하여 제작되었습니다.
방법 논문
다광자 현미경, 내시경 검사 및 광의학에서 잠재적 인 응용 분야에 대한 사용자 정의 저비용, 모드 잠금 펨토초 섬유 레이저를 구축하는 방법이 제시된다. 이 레이저는 시판되는 부품과 기본 접합 기술을 사용하여 제작되었습니다.
맞춤형 저비용이지만 고성능 펨토초(fs) 광섬유 레이저를 구축하기 위한 프로토콜이 제시됩니다. 이 모든 정상 분산 (ANDi) ytterbium 도핑 섬유 레이저는 광섬유 및 펌프 레이저 구성 요소에 $ 8,000, 표준 광학 부품 및 엑스트라 캐비티 액세서리 $ 4,800을 포함하여 상업적으로 이용 가능한 부품을 사용하여 완전히 제작되었습니다. 광섬유 장치 제조를 위한 새로운 연구원은 또한 기본적인 섬유 접합 및 레이저 펄스 특성화 장비 (~$63,000)에 투자를 고려할 수 있습니다. 최적의 레이저 작동에 중요한 방법, 실제 및 명백한 (부분 또는 노이즈와 같은) 모드 잠금 성능을 확인하는 방법이 표시됩니다. 이 시스템은 약 1,070 nm의 중심 파장과 31 MHz의 펄스 반복 속도로 70 fs 펄스 지속 시간을 달성합니다. 이 광섬유 레이저는 쉽게 조립된 광섬유 레이저 시스템을 위해 얻을 수 있는 피크 성능을 나타내며, 이 설계는 새로운 구현을 가능하게 하는 컴팩트하고 휴대용 fs 레이저 기술을 개발하는 것을 목표로 하는 연구 실험실에 이상적입니다. 임상 다광자 현미경 및 FS 수술.
고체 펨토초(fs) 펄스 레이저는 현미경 및 생물학적 연구에 널리 사용됩니다. 대표적인 예로는 광손상 메커니즘을 최소화하면서 MPE 공정을 용이하게 하기 위해 높은 피크 전력과 낮은 평균 전력이 요구되는 다광자 광도(MPE) 형광 현미경의 사용이 있습니다. 많은 고성능 고체 레이저가 시판되고, 광학 파라메트릭 발진기 (OPO)와 결합될 때, 레이저 파장은 넓은 범위1에걸쳐 튜닝될 수 있다. 예를 들어 상업용 발진기-OPO 시스템은 680에서 1,300nm까지의 평균 전력(일반적으로 80MHz 펄스 반복 속도)과 >1W 평균 전력을 생성합니다. 그러나 이러한 상용 튜닝 가능한 fs 레이저 시스템의 비용은 상당하며(>$200,000), 솔리드 스테이트 시스템은 일반적으로 수냉을 필요로 하며 임상 응용 분야에는 이식할 수 없습니다.
초단 펄스 섬유 레이저 기술은 지난 몇 년 동안 성숙했다. 상용 fs 펄스 섬유 레이저의 비용은 일반적으로 위에서 언급 한 고체 시스템에 의해 제공되는 광범위한 파장 튜닝의 기능없이, 고체 레이저보다 상당히 낮다. 광섬유 레이저는 원하는 경우 오푸스와 페어링할 수 있습니다(즉, 하이브리드 섬유-고체 시스템). 섬유 레이저 시스템의 큰 표면 대 부피 비율은 효율적인 공기 냉각
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1. 스플라이스 단일 모드 섬유 (SMF)
참고: 섹션 1은 SMF를 접합하는 일반적인 단계로 구성됩니다. 이것은 필수적이지 않지만 저렴한 섬유를 사용하여 섬유 접합을 연습하기위한 권장 단계입니다. 이 단계는 더 가치있는 광섬유 재료를 사용하기 전에 접합 장비의 적절한 성능을 보장합니다.
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광섬유 레이저 제조 절차가 완료되면 모드 잠금 작동을 확인하는 것이 중요합니다. 최적의 fs 펄스 생성 및 레이저 안정성의 시그니처는 다음과 같습니다: 첫째, 출력 펄스는 6단계에서 설명된 계측에 의해 충분히 특징지어질 수 있다. 레이저 발진기의 펄스 스펙트럼 출력은 ANDi 펄스 물리학15 (그림 2A)의수치 시뮬레이션에 의해 예측 된 대로 모드 잠금을 나타내는 특성 고양이 귀 또는 배트맨 모양과 1,070 nm 근처 중심에 있어야합니다. 특성 스펙트럼은 펄스 일관성의 훌륭한 지표이지만 전체 모드 잠금, 안정성 및 예상 레이저 성능을 보장하기 위해 추가 테스트가 보장됩니다. 모드 잠금에 대한 추가 진단으로 펄스 지속 시간과 펄스 반복 전력 스펙트럼은 각각 자동 상관 및 RF 스펙트럼 분석기를 사용하여 측정됩니다. 모드 잠금 작동 중에 두 측정 .......
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여기에 설명 된 프로토콜은 수십 년 동안 레이저 물리학 실험실에서 일반적인 관행이었지만 많은 생물 의학 연구자에게 자주 익숙하지 않은 노하우와 전문 지식을 합성합니다. 이 작품은이 초고속 섬유 레이저 기술을 더 넓은 지역 사회에 더 쉽게 접근 할 수 있도록하려고합니다. ANDi 섬유 레이저 디자인은 와이즈와 동료3에의해 정액 작품에서 처음 개발된 바와 같이 잘 확립되어 있습니다. 그러나, 다른 그룹에 의해이 기술의 구현 때로는 제대로 작동 하지 않는 레이저의 보고서 결과, 펄스 특성 및 모드 잠금 작업의 사소한 측면에서 생물 의학 연구원을 교육 하는 필요성을 설명.
맞춤형 레이저 제조 및 작동은 일반적으로 레이저 작동 및 안전에 익숙하지 않은 실험실에 적합하지 않습니다. 레이저 안전 교육 및 위험 의 고려는 클래스 4 레이저의 건설을 시도하기 전에 필수적이다. 레이저 시스템이 열려 있기 때문에 압축기 격자 및 캐비티 PBS에서 나오는 두.......
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저자는 경쟁적인 이익을 선언하지 않습니다.
E. 크로닌-푸르만 박사와 M. 바이츠만(미주 과학 솔루션 그룹의 올림푸스 코퍼레이션)이 이미지 획득에 도움을 주신 것에 대해 감사드립니다. 이 작품은 건강 보조금 K22CA181611의 국립 연구소에 의해 지원되었다 (B.Q.S.에) 리처드와 수잔 스미스 가족 재단 (뉴턴, M.A.) 스미스 가족상 생물 의학 연구 우수 (B.Q.S.에).
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 어댑터, 미러, 포스트, 마운트 및 변환 스테이지(광역학) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | 표준 광학 부품 |
| 고급 광섬유 절단기 | AFL | CT-100 | |
| 자동 상관기 | 펨토크롬 | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| 빔스플리터 마운트 | Thorlabs | BSH1/M | |
| 공장 융합 접속기 | AFL | FSM-100P | |
| 광섬유 시준기 | OZ Optics (캐나다) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| 광섬유 결합, 고속 포토다이오드 검출기 | Thorlabs | DET08CFC | |
| 여유 공간 아이솔레이터 | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| 자유 공간 절연체 | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Half waveplate | Union Optics (중국) | WPZ2312 | 2x |
| 고출력 다중 모드 광섬유 펌프 모듈 | Gauss Lasers (중국) | Pump-MM-976-10 | |
| 고출력 펌프 및 신호 결합기 | ITF Technology (캐나다) | MMC02112DF1 | |
| 인덱스 매칭 젤 | Thorlabs | G608N3 | |
| 광 스펙트럼 분석기 | Keysight | Agilent 70951B | |
| 오실로스코프 | Keysight | Agilent 54845A | |
| 패시브 더블 클래드 파이버(5/130 μ m) | ITF Technology (캐나다) | MMC02112DF1 | 3m, combiner Polarizing |
| beamsplitter | Thorlabs | PBS253 | |
| Quarter waveplates | Union Optics (중국) | WPZ4312 | 2x |
| 석영 복굴절 필터 플레이트 | Newlight (캐나다) | BIR1060 | |
| RF 스펙트럼 분석기 | Tektronix | RSA306B | |
| 에 포함단일 모드 광섬유(6/125 μ m) | OZ Optics (캐나다) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, 콜리메이터에 포함 |
| 단일 모드 광섬유 커플러 | AFW (호주) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| 투과 회절 격자 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | 압축기용 |
| 투과 회절 격자 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | 용 압축기 |
| Waveplate 회전 마운트 | Thorlabs | RSP1/M | 4x |
| 이테르븀 도핑 단일 모드 이중 클래드 섬유 | Thorlabs | YB1200-6/125DC | 3m |
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