Name: 파면 정형을 이용하여 광섬유를 통해 다중 신호 전송 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: 배우세요 공간 광 변조기를 이용한 파면 정형 기법으로 다중 광 신호를 단일 다중 모드 광섬유를 통해 전송하는 방법을. 이 기술은 생물광학 및 통신 공학 연구에 활용됩니다.

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이 작업의 일부에 대한 DFG (독일 연구 재단, 프로젝트 CZ 55 / 30-1)의 재정적 지원에 감사드립니다.

1. 실험 설정 조립 <ol><li> 전방 측 준비 <ol><li> 두고 평행 광선을 제공하는 레이저를 수정 - 또는 섬유의 출사면에서 시준 된 광학 섬유 결합 레이저를 사용한다. </li><li> 기준 및 대상 빔으로 레이저 빔을 분할하는 편광 빔 스플리터 (PBS)를 넣는다. 기준 빔 (선단 측) 오브젝트 빔의 파워가 대략 동일 마운트까지의 회전에 HWP을 회전시킴으로써 반 파장 판 (HWP)의 방향을 설정. 참조 및 대상 빔 모두에 화면을 넣어이 옵션을 선택합니다. 기준 빔의 편광은 편광 성 공간 광 변조기 (SLM)에 맞도록 PBS의 방향을 선택한다. </li><li> 두 개의 빔으로 참조광을 분할 기준 빔으로 빔 스플리터 (BS)를 넣는다. BS1에서 오는이 두 빔이 각각 OM1 및 OM2을 통과 할 수 있도록 광학 변조기 (OM)을 놓습니다. &lt;/ 리&gt; <li> 두 개의 거울을 사용 BS2에서 OM1 및 OM2을 통과하는 두 개의 빔을 결합합니다. 두 빔이 공간적으로 분리되도록 빔 스플리터와 거울을 조정합니다. </li><li> 조심스럽게 두 빔의 입사 방향은 처음 픽셀은 SLM의 평면 무시 BS3 및 BS4에 수직하도록 정렬 BS5. 처음에는 아무것도 즉, SLM 상에 디스플레이되지 않으며, 그것은 (2 단계에 걸쳐) 교정 끝까지 거울처럼 동작한다. </li><li> 위치 및 두 개의 렌즈 (L) 사이의 거리 상보 금속 산화물 반도체 (CMOS) 카메라의 SLM 평면의 선명한 이미지를 얻기 위해 케플러 망원경 구성을 조정한다. 수차를 최소화하기위한 L1 및 L2의 올바른 방향 (평탄면은 서로 대향된다)를 손목 시계. </li></ol></li><li> 말단 측 준비 <ol><li> 두 개의 빔으로 물체 광을 분할하여 두 개의 거울을 이용하는 BS8 그들을 결합 BS7를 사용한다. 또, 빔 스플리터 및 MI를 조정두 빔들이 공간적으로 분리되도록 널 오 류. </li><li> 현미경 목표 (OBJ)로 목표로 BS9를 사용하여 두 빔을 편향. 다중 모드 광섬유 (MMF)의 선단에 집중 OBJ2. L3 및 전하 결합 소자 (CCD) 카메라를 채용 MMF에서 다시 반사를 관찰함으로써 포커스를 확인한다. </li></ol></li><li> 연결 근위 및 원위 측면 <ol><li> MMF를 채용 OBJ1 나오는 대상 빔으로부터의 광을 시준. </li><li> 우선 선형 편광자 (LP)을 무시 BS6를 사용하여 물체 광을 분할. 참조 BS3에서 보와 BS4는 거울을 사용하는 모두 모두 대상 빔을 결합합니다. 빔 스플리터와 거울을 조정 있도록 작은 각도 (이하 1 °)와 교차하는 SLM의 기준 및 대상 빔 중첩의 각 쌍. </li><li> 기준의 힘과 물체 빔의 HWP의 방향을 돌려 1.1.2 단계에있어서, 대략 동일한 지 확인합니다. </li><li> 간섭 페이지를 확인attern 모스 카메라 (홀로그램 축 OFF)를 따라 교차 각도를 조정한다. 간섭 무늬의 간격은 대략 CMOS 카메라에 두 개의 화소의 크기에 달할 때까지의 각도를 증가시킨다. </li><li> 카메라 이미지 뚜렷한 줄무늬 표시되도록 상기 CMOS 카메라 화상에서의 간섭 패턴의 최대 콘트라스트를 얻기 위해 객체 및 기준 빔의 편광과 일치하도록 LP의 방향을 조정한다. </li></ol></li></ol> 2. 시스템 보정 <ol><li> SLM 및 CMOS 픽셀 간의 관계를 보정 <ol><li> 전용 기준 빔 중 하나를 사용하여 전체 SLM을 조명 블록은 다른 기준 빔과 오브젝트. </li><li> 모스 카메라로 SLM의 이미지를 캡처. </li><li> 그래픽 소프트웨어 및 PC의 마우스 커서를 이용하여 CMOS 카메라 화상에서의 SLM의 좌측 상단 모서리 등의 좌표를 얻을. 원점 이러한 픽셀 좌표를 사용하여은 SLM에. </li><li> 모든 빔 블록을 제거합니다. </li></ol></li><li> 신호 경로 보정 <ol><li> 모두 참조 빔 (2)와 객체 빔 (2)를 차단합니다. </li><li> 모스 카메라 홀로그램 이미지를 캡처. 각 스펙트럼에있어서 (19)를 사용하여 기록 된 홀로그램의 위상을 평가한다. 빔 (1)의 해당 영역에서의 반전 된 위상을 계산한다. </li><li> 전자 빔 블록을 제거하고 지금은 모두 참조 빔 1 개체 빔 1을 차단합니다. </li><li> 모스 카메라 홀로그램 이미지를 캡처. 다시 각 스펙트럼 방법을 사용하여 기록 된 홀로그램의 위상을 측정한다. 빔 (2)의 해당 영역에서 반전 된 위상을 계산합니다. </li><li> 모든 빔 블록을 제거합니다. </li></ol></li></ol> 3. 신호를 전송 <ol><li> 대상 빔 차단. </li><li> 함께 빔 (1)과 (2)의 대응하는 영역에서 산출 된 위상 반전 이미지 스티칭 및 표시는 SLM에 전체 이미지는 일반적으로 컴퓨터 그래픽 포트를 사용. </li><li> OM1 및 OM2를 활성화함으로써 입력 신호 (1) 및 (2)의 변조를 시작한다. </li><li> CCD 카메라의 출력 신호들 (1)과 (2)를 관찰한다. </li></ol>

<ol><li>Richardson, D. J., Fini, J. M., Nelson, L. E. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v7/n5/full/nphoton.2013.94.html">Space-division multiplexing in optical fibres.</a> Nat. Photonics. 7 (5), 354-362 (2013).</li>
<li>Kreysing, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+operation+of+optical+fibres+beyond+the+single-mode+regime+facilitates+the+orientation+of+biological+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Dynamic operation of optical fibres beyond the single-mode regime facilitates the orientation of biological cells.</a> Nat. Commun. 5 (5481), 1-6 (2014).</li>
<li>Winzer, P. J. <a target="_blank" href="http://www.osa-opn.org/home/articles/volume_26/march_2015/features/scaling_optical_fiber_networks_challenges_and_solu/">Scaling optical fiber networks: Challenges and solutions.</a> Opt. Photonics News. 26 (3), 28-35 (2015).</li>
<li>Cižmár, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaping+the+light+transmission+through+a+multimode+optical+fibre%3A+complex+transformation+analysis+and+applications+in+biophotonics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Shaping the light transmission through a multimode optical fibre: complex transformation analysis and applications in biophotonics.</a> Opt. Express. 19 (20), 18871-18884 (2011).</li>
<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millisecond-timescale%2C+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat. Neurosci. 8 (9), 1263-1268 (2005).</li>
<li>Philipp, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+HiLo+microscopy+employing+an+electrically+tunable+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Volumetric HiLo microscopy employing an electrically tunable lens.</a> Opt. Express. 24 (13), 15029-15041 (2016).</li>
<li>Büttner, L., Leithold, C., Czarske, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interferometric+velocity+measurements+through+a+fluctuating+gas-liquid+interface+employing+adaptive+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Interferometric velocity measurements through a fluctuating gas-liquid interface employing adaptive optics.</a> Opt. Express. 21 (25), 30653-30663 (2013).</li>
<li>Vellekoop, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback-based+wavefront+shaping%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Feedback-based wavefront shaping.</a> Opt. Express. 23 (9), 12189-12206 (2015).</li>
<li>Mahalati, R. N., Askarov, D., Wilde, J. P., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+control+of+input+field+to+achieve+desired+output+intensity+profile+in+multimode+fiber+with+random+mode+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Adaptive control of input field to achieve desired output intensity profile in multimode fiber with random mode coupling.</a> Opt. Express. 20 (13), 14321-14337 (2012).</li>
<li>Caravaca-Aguirre, A. M., Niv, E., Conkey, D. B., Piestun, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+resilient+focusing+through+a+bending+multimode+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Real-time resilient focusing through a bending multimode fiber.</a> Opt. Express. 21 (10), 12881-12887 (2013).</li>
<li>Cižmár, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploiting+multimode+waveguides+for+pure+fibre-based+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Exploiting multimode waveguides for pure fibre-based imaging.</a> Nat. Commun. 3, 1027(2012).</li>
<li>Yaqoob, Z., Psaltis, D., Feld, M. S., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+phase+conjugation+for+turbidity+suppression+in+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Optical phase conjugation for turbidity suppression in biological samples.</a> Nat. Photonics. 2 (2), 110-115 (2008).</li>
<li>Ma, C., Xu, X., Liu, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-reversed+adapted-perturbation+%28TRAP%29+optical+focusing+onto+dynamic+objects+inside+scattering+media%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Time-reversed adapted-perturbation (TRAP) optical focusing onto dynamic objects inside scattering media.</a> Nat. Photonics. 8 (12), 931-936 (2014).</li>
<li>Lee, K., Lee, J., Park, J. H., Park, J. H., Park, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-wave+optical+phase+conjugation+mirror+by+actively+coupling+arbitrary+light+fields+into+a+single-mode+reflector%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">One-wave optical phase conjugation mirror by actively coupling arbitrary light fields into a single-mode reflector.</a> Phys. Rev. Lett. 115 (15), 153902(2015).</li>
<li>Cui, M., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+a+digital+optical+phase+conjugation+system+and+its+application+to+study+the+robustness+of+turbidity+suppression+by+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Implementation of a digital optical phase conjugation system and its application to study the robustness of turbidity suppression by phase conjugation.</a> Opt. Express. 18 (4), 3444-3455 (2010).</li>
<li>Hillman, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+optical+phase+conjugation+for+delivering+two-dimensional+images+through+turbid+media%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Digital optical phase conjugation for delivering two-dimensional images through turbid media.</a> Sci. Rep. 3, UK. (2013).</li>
<li>Papadopoulos, I. N., Farahi, S., Moser, C., Psaltis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focusing+and+scanning+light+through+a+multimode+optical+fiber+using+digital+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Focusing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation.</a> Opt. Express. 20 (10), 10583-10590 (2012).</li>
<li>Czarske, J. W., Haufe, D., Koukourakis, N., Büttner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmission+of+independent+signals+through+a+multimode+fiber+using+digital+optical+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Transmission of independent signals through a multimode fiber using digital optical phase conjugation.</a> Opt. Express. 24 (13), 15128-15136 (2016).</li>
<li>Kim, M. K. <a target="_blank" href="http://spie.org/Publications/Journal/10.1117/6.0000006">Principles and techniques of digital holographic microscopy.</a> SPIE Rev. 1 (1), 01800501-01800550 (2010).</li>
<li>Gu, R. Y., Mahalati, R. N., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+flexible+multi-mode+fiber+endoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Design of flexible multi-mode fiber endoscope.</a> Opt. Express. 23 (21), 26905-26918 (2015).</li>
<li>Katz, O., Small, E., Bromberg, Y., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n6/full/nphoton.2011.72.html">Focusing and compression of ultrashort pulses through scattering media.</a> Nat. Photonics. 5 (6), 372-377 (2011).</li>
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실험 장치 (프로토콜 단계 1)의 조립은 서로에 대한 상기 광학 구성 요소의 완전한 정렬을 필요로한다. 가장 중요한 목적은 높은 PBR을 보장하기 위해서 SLM 상으로 기준 빔의 입사 직사각형이다. 두 개 이상의 송신 된 신호에 대한 설정을 향상시키기 위하여, 추가적인 빔 스플리터가 사용될 수있다. 대안으로, 섬유 기반의 구현은보다 컴팩트 한 시스템은 바이오 포토닉스 시츄 수사 휴대용 수 있도록 견고하다. 단일 측면 액세스 가능한 경우에만, 모델 - 기반 보정 용액 (20)은 이후의 단계로 수행 될 필요가있다. 송신 된 신호보다 더 모드는 PBR을 달성하기위한 관련되어야 할 것이다 SLM 및 CMOS 카메라 모두 너무 이상의 픽셀을 요구한다. 또한, 화소 수 모드의 수보다 크거나 동일해야한다. 광고에서시 조건은 SLM의 화소 크기는 기단 측의 작은 반점 직경 크기의 두 배이어야한다. 이는 상기 SLM에 4 개 이상의 ...

다중 모드 광섬유 (MMF)을 통한 다중 광 신호의 전송은 통신 기술 한 바이오 포토닉스 및 2에서 분명하다. 통신 공학, 공간 분할 다중화 (SDM)는 다수의 단일 모드 광섬유와 비교하여 제한된 공간의 활용도 혜택 장래 데이터 전송 애플리케이션을위한 광섬유의 전송 용량을 향상시키기 위해 가능한 해결책이 될 것으로 여겨진다 3. 바이오 포토닉스에서, 생물학적 시료는 MMF 내시경 (4)를 통해 광 투과에 의해 조작된다. 예를 들어, MMF 내시경을 이용하여 각각의 뉴런의 독립적 제어 광은 뇌 5 신경 네트워크를 연구하기 위해 optogenetics 대한 관심사이다. 그러나, MMF 입력면에 투사 된 빛이 outpu에 전파하는 동안 왜곡으로 인해 모드 혼합과 분산이 적용됩니다MMF를의 t 패싯. 결과적으로, 빛의 전파를 신호 전송 도전하게하는 변경된다. 파면을 형성하는 방법 (6), (7) 공간 광 변조기 (SLM)를 사용하여 미디어를 산란인가 의한 광의 전파 중에 8 산란으로 왜곡 보상을 가능하게한다. 광 피드백 9를 이용하여 출력을 최적화하는 반복적 인 방법이있다. 이러한 접근은 다소 시간이 있기 때문에 다수의 반복을위한 필요성과 높은 자유도 걸리는 모듈레이터 많은 요소에 대응한다. 또 다른 방법은 완전히 전송 행렬 (10)에 의해 설명 된 MMF 내의 왜곡을 결정하는 것이다. 전송하고자하는 모드의 개수가 큰 경우,이뿐만 아니라 시간이 소모 될 것이다. 반대로, 디지털 광 위상 공액 (DOPC)가되는 것으로 간주된다단지 소수의 초점 스팟 보낸 빠르고 여기 유리는 MMF의 출력면에서 발생해야한다. 위상 공액 접근법은 또한 생체 조직 (12, 13), (14)를 통해 포커싱 또는 이미징 입증되었다. 지금까지, DOPC 단일 시보 15, 16을 사용 하였다 및 MMF (17)을 통해 빛의 전송에 적용되었다. 다중 독립 신호용 DOPC 방식은 달성되지 않았다. 우리는 단일 위상 한정 SLM (18)를 이용하는 각각의 신호를 정형 개별 파면을 사용하여 다중 광 신호의 독립 송신을 제공하는 향상된 DOPC 방법을 개발 하였다. 이를 위해 상기 SLM은 각각의 신호에 대해 하나가 송신되는 영역들로 분할된다. 제안 된 실험 장치는 그림 1에 도시되어있다보정은 실제 전송에 앞서)가 수행된다) (B)에서 발생한다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/55407/55407fig1.jpg" /> 그림 1 : 실험 설정. BS = 빔 스플리터, CCD = 전하 결합 소자, OM은 = 광 변조기, CMOS는 = 상보 형 금속 산화 반도체, HWP는 = 반파 장판, L = 렌즈, LP = 선형 편광자 MMF = 다중 모드 광섬유, OBJ = 현미경 대물, PBS = 빔 스플리터, SLM = 공간 광 변조기 편광 (위상 만 해당) - 도시되어있다 (a)는 교정 및 (b)에 전송에만 해당 빔 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55407/55407fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>공간 광 변조기</td>, <td>Holoeye</td><td>PLUTO-VIS-016</td><td></td></tr>, <tr><td>CMOS 카메라</td><td>, Mikrotron</td><td>MC4082</td><td></td></tr>, <tr><td>다이오드 펌핑 고체 레이저</td><td>, 레이저 양자</td><td>원환체 532</td><td></td></tr>, <tr><td>CCD 카메라</td>, <td>IDS</td><td>U3-3482LE-M, CMOS</td><td>카메라,</td></tr> 렌즈뿐만 아니라 적합 <tr><td>1</td><td>Qioptiq</td><td>G063204000</td><td></td></tr><tr><td>렌즈 2</td><td>Qioptiq</td><td>G063203000</td><td></td></tr><tr><td>렌즈 3</td><td>Thorlabs</td><td>AC508-180-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>다중 모드 광섬유</td><td>Thorlabs</td><td>M14L02</td><td></td></tr><tr><td>빔 스플리터</td><td>Thorlabs</td><td>BS013</td><td>9x</td></tr><tr><td>편광 빔 스플리터</td><td>Thorlabs</td><td>PBS251</td><td></td></tr><tr><td>미러</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td>5x</td></tr><tr><td>현미경 대물렌즈</td><td>Thorlabs</td><td>RMS20X</td><td>2x</td></tr><tr><td>반파 플레이트</td><td>Thorlabs</td><td>WPH10M-532</td><td>2x</td></tr><tr><td>선형 편광판</td><td>Thorlabs</td><td>LPVISB050-MP2</td><td></td></tr><tr><td>광 변조기</td><td>Thorlabs</td><td>MC2000B-EC</td><td>CMOS</td></tr><tr><td>카메라용 2x 선형 및 회전 스테이지</td><td>Thorlabs</td><td>XYR1/M</td><td></td></tr><tr><td>광섬유 커넥터</td><td>Thorlabs</td><td>S120-SMA</td><td>2배</td></tr><tr><td>현미경 대물렌즈용 링 줄이기</td><td>Qioptiq</td><td>G061621000</td><td></td></tr><tr><td>대물렌즈 어댑터용 2x xy 조정</td><td>Qioptiq</td><td>G061025000</td><td></td></tr><tr><td>광섬유 어댑터용 2x z 변환 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>SM1Z</td><td></td></tr><tr><td>대물렌즈에 대한 광섬유 정렬용</td> 2x 로드 <td>Qioptiq</td><td>G061210000</td><td></td></tr><tr><td>렌즈 1 및 2용 8x 마운트 및 2개의 팬텀 마운트</td><td>Qioptiq</td><td></td><td></td></tr><tr><td>대물렌즈 및 렌즈 마운트용</td> G061047000 4x 레일 캐리어 <td>Qioptiq</td><td>G061372000</td><td></td></tr><tr><td>레일 캐리어용</td> 6x 레일 <td>Qioptiq</td><td>G061359000</td><td></td></tr><tr><td>CCD 카메라용 어댑터 2x</td><td></td><td></td> - 레이저 1포스트 <td>사내</td></tr><tr><td>어댑터, 렌즈용 4포스트</td><td></td><td></td><td>자체</td></tr><tr><td>마운트 3</td><td>Thorlabs</td><td>LMR2/M</td><td></td></tr><tr><td>반파 플레이트용 마운트</td>, <td>Thorlabs</td><td>RSP1D/M</td><td></td></tr><tr><td>미러용 마운트 2개,</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td></td></tr>, <tr><td>선형 편광판용</td> 5x 마운트, <td>Thorlabs</td><td>RSP05/M</td><td></td></tr><tr><td>마운트, 빔 스플리터 및 SLM용</td><td>Thorlabs</td><td>KM100PM/M</td><td>11x</td></tr><tr><td>클램핑 암 및 SLM</td><td>Thorlabs</td><td>PM4/M</td><td>11x</td></tr><tr><td>마운트, 레일 캐리어 및 어댑터용 포스트</td><td>Thorlabs</td><td>TR75/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>홀더 포스트용</td><td>홀더 Thorlabs</td><td>PH50/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>홀더용 받침대</td><td>Thorlabs</td><td>BE1/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>받침대용 클램핑 포크</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>29x</td></tr></tbody></table>

파면 정형을 이용하여 광섬유를 통해 다중 신호 전송

Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

다중 모드 광섬유를 통해 여러 개의 독립적 인 광 신호의 전송은 섬유 내의 전파 중에 광 왜곡을 보상하기 위해 파면 정형을 이용하여 달성된다. 우리의 방법은, 광 파면 개별적 변조기의 서로 다른 영역에서 변조 된 단일 공간 광 변조기, 광 신호 당 하나의 영역을 채용하는 디지털 광 위상 공액에 기초한다. 디지털 광 위상 공액 접근법 (예를 들어) 광섬유의 전파 동작의 완전한 결정이 수행되는 다른 파면을 형성하는 방법,보다 빠른 것으로 간주된다. 에만 광 신호 당 하나의 교정을 필요로하기 때문에 이와 대조적으로, 제시된 방법은 시간이 효과적이다. 제안 된 방법은 통신 공학 공간 분할 다중화 잠재적으로 적합하다. 또한 응용 분야, 특히 O를, 바이오 포토닉스에서 내시경 빛을 전달하다생체 조직에서 하나의 세포가 ptogenetics은 선택적으로 높은 공간 및 시간 해상도 조명한다.

<html> 2 m 길이의 섬유의 선단 측의 일반적인 출력 신호는도 2에 도시된다. 원하는 초점 지점 (피크) 원칙의 문제로 DOPC의 불완전 성 때문이다 원하지 않는 스펙 클 패턴 (배경), 동반합니다. 대응하는 피크 - 투 - 배경 비율 (PBR)이 53 금액, (36) 각각 여기에 (두 신호 1, 2 &#39;에&#39;있다 ()으로 만 신호 2 &#39;에&#39;있다), 20 (단독 신호 1 &#39;에&#39;입니다) . (: 1710 현재)을 사용 모드들의 더 많은 수를 지원하는 섬유 때 PBR은 증가 될 수있다. 도 3에 가시화 유한 PBR 출력 신호들 사이의 크로스 토크의 결과로 인해. -24 dB로 주파수 F1과 F2의 양의주기 신호 사이의 크로스 토크 (신호 (2)로부터 제 1 신호...

우리는 단일 공간 광 변조기를 사용하는 파면 형성을 사용하여 다중 모드 광섬유를 통해 여러 개의 독립적인 신호를 전송하는 것을 보여줍니다. 각 신호에 대한 파면을 개별적으로 변조함으로써 공간적으로 분리된 초점이 전송됩니다. 잠재적인 응용 분야로는 통신 엔지니어링의 다중화 데이터 전송과 바이오포토닉스의 내시경 광 전달이 있습니다.

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the ...

이 절차의 전반적인 목적은 단일 멀티모드 파이버를 통해 공간적으로 분리된 여러 개의 개별 광 신호를 전송하는 동시에, 파이버 내부의 모드 변환을 통해 빛의 왜곡을 보정하는 것입니다. 이러한 새로운 기술은 여러 생물학적 세포나 데이터 신호 채널을 개별적으로 출력해야 하는 생의학 및 통신 공학의 핵심 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 공간-시간 광 변조를 가능하게 하는 이 기술의 주요 장점은 단 하나의 공간 광 변조기만으로 여러 개의 독립적인 신호를 보정하고 전송할 수 있다는 점입니다.이 기술의 함의는 비침습적 연구와 파킨슨병과 같은 신경계 기능 장애의 잠재적 치료법으로 확장됩니다. 뉴런의 모니터링과 제어는 시공간적 빛 신호를 사용하는 방식의 조합입니다. 일반적으로 이 방법에 익숙하지 않은 사용자는 고품질 전송을 위해 필수적인 광 경로 정렬에 많은 노력이 소요되므로 어려움을 겪을 수 있습니다.실험은 광학 벤치에서 진행됩니다. 광학 소자들은 이미 배치되어 있습니다. 일부 소자들은 보정용으로만 사용됩니다.이 공간 광 변조기는 셋업의 근위측에서 데이터 신호 전송에 사용되는 요소 중 하나입니다. 이 CCD 카메라는 원위측의 데이터 신호 수신기입니다. 데이터 신호는 양측을 연결하는 이 멀티모드 광섬유를 통해 전달됩니다.이 도식은 장치의 개요를 제공하며 근위 및 원위 요소를 식별합니다. 레이저는 평행한 간섭성 광선을 제공하며, 이는 편광 빔 분할기에 의해 분할됩니다. 반파장판을 사용하여 두 빔의 출력을 거의 동일하게 유지하십시오.물체 빔은 원위측으로 진행합니다. 우선 근위측으로 진행하는 참조 빔에 집중하십시오. 참조 빔을 두 개로 분할하여, 각각의 결과 빔이 광 변조기를 통과하게 합니다.그다음 두 빔이 공간적 분리 상태를 유지하며 동일한 경로를 따라가게 합니다. 보정 과정 동안 빔들은 멀티모드 파이버, 현미경 대물렌즈 및 선형 편광기를 통과하여 원위측에서 오는 빛에 의해 중첩되며, 결과적으로 간섭을 일으킵니다. 마지막 빔 분할기가 두 빔을 특수 광 변조기로 수직하게 유도합니다.실험을 준비할 때, 참조 빔의 편광이 편광 민감 공간 광 변조기와 일치하도록 편광 빔 분할기를 방향 설정하십시오. 보정 목적으로 두 빔은 CMOS 카메라에 초점이 맞춰진 렌즈를 통과합니다. 현재로서는 공간 광 변조기에 아무것도 표시되지 않음에 유의하십시오.따라서 변조기는 보정 과정 동안 거울과 같은 역할을 합니다. 벤치 위에 있는 두 개의 렌즈를 사용하여 작업하십시오. 렌즈의 위치와 렌즈 사이의 거리를 조정하십시오.목표는 CMOS 카메라에서 특수 광 변조기 평면의 선명한 이미지를 얻는 것입니다. 이제 캘리브레이션을 위해 설정의 원위측(distal side)에 집중하십시오. 객체 빔은 빔 분할기와 거울에 의해 공간적으로 분리된 두 개의 빔으로 변환됩니다.또 다른 빔 분할기가 빔을 현미경 대물렌즈로 유도하고, 거기서 CCD 카메라에 초점이 맞춰진 렌즈로 보냅니다. 벤치에서 현미경 대물렌즈의 초점을 멀티모드 파이버의 원단(distal end)에 맞춥니다. 렌즈와 CCD 카메라를 사용하여 멀티모드 파이버에서 반사되어 돌아오는 빛을 관찰함으로써 초점을 확인합니다.근위측의 대물렌즈도 동일하게 조절하십시오. 이를 사용하여 멀티모드 파이버에서 나오는 빛을 평행광으로 만드십시오. 이제 CMOS 카메라에서 간섭 무늬를 관찰하며 간섭 무늬의 간격을 변경하십시오.이는 기준 빔과 물체 빔의 거울 및 빔 분할기를 조정하여 수행합니다. 이렇게 하면 공간 광 변조기에서 물체 빔과 기준 빔이 교차하는 각도가 변경되며, 이 각도는 1도 미만이어야 합니다. 간섭 무늬의 간격이 대략 2픽셀 크기가 되면 조정을 멈춥니다.마지막으로 선형 편광자를 사용하여, 물체 빔과 참조 빔의 편광 상태에 맞게 방향을 조정합니다. 이렇게 하면 CMOS 카메라 이미지에서 최대 대비가 생성되어 뚜렷한 간섭무늬가 나타납니다. 첫 번째 보정 단계는 공간 광 변조기와 CMOS 카메라 사이의 픽셀 관계를 찾는 것입니다.편광 빔 분할기 직후의 객체 빔부터 시작하십시오. 반파장판과 다음 빔 분할기 사이에서 객체 빔을 차단하십시오. 그다음, 광 변조기를 통과한 직후의 두 기준 빔 중 하나를 사용하여 작업하십시오.둘 중 하나만 차단하여 공간 광 변조기에 다른 하나가 조사되도록 합니다. CMOS 카메라를 사용하여 공간 광 변조기의 이미지를 캡처합니다. 그래픽 소프트웨어를 사용하여 변조기의 왼쪽 상단 모서리 좌표를 식별하며, 이 지점이 공간 광 변조기의 원점이 됩니다.완료되면, 두 빔 블록을 모두 제거하여 공간 광 변조기와 CMOS 카메라 사이의 픽셀 관계 찾기를 마무리합니다. 다음 보정 단계는 신호 경로에 대한 것입니다. 현재 단계에서 이들은 빔 경로에 해당합니다.첫 번째 단계는 경로 상의 빔 분할기 두 개를 지나자마자 객체 빔 2를 차단하는 것입니다. 그리고 광 변조기 이후의 참조 빔 2를 차단하십시오. 그런 다음, CMOS 카메라를 사용하여 홀로그램 이미지를 캡처합니다.이를 통해 빔의 영역 1에서 반전된 위상을 계산하십시오. 이어서 빔에서 블록을 제거하십시오. 다음으로, 객체 빔 1과 참조 빔 1을 차단하십시오.카메라로 캡처한 홀로그램에서 빔의 두 번째 영역에 있는 반전 위상을 계산하십시오. 진행하기 전에 모든 빔 블록을 제거해야 합니다. 투과 실험을 위한 설정은 더 간단합니다.신호 전송에는 CMOS 카메라가 필요하지 않으며 물체 빔은 차단됩니다. 이제 두 개의 참조 빔이 공간 광 변조기의 두 영역에서 반사됩니다. 거기서 반사된 빔은 멀티모드 광섬유를 통과하여 CCD 카메라로 전달됩니다.컴퓨터에서 공간 광 변조기를 위한 이미지를 준비합니다. 이미지의 영역 1과 영역 2의 반전 위상 이미지를 각각 해당 위치에 배치합니다. 그런 다음, 이 이미지들을 하나로 결합하여 컴퓨터 그래픽 포트를 통해 공간 광 변조기에 표시합니다.실험대에서 실험을 위한 최종 준비를 수행합니다. 기준 빔은 광강도 변조기를 통과합니다. 계속 진행하기 위해 두 기준 빔의 변조기를 모두 활성화하십시오.컴퓨터에서 CCD 카메라의 출력 신호를 관찰하고 기록합니다. 이는 신호가 2m 길이의 광섬유를 통과한 후 원단측에서 카메라로 기록한 전형적인 결과입니다. 영상은 오직 신호 1번만 켜진 상태에 해당합니다.두 번째 신호만 켜진 상태와 두 신호가 모두 켜진 상태입니다. 각 이미지의 원하는 피크 외에도, 디지털 광학 위상 공액의 한계로 인한 스펙클이 존재합니다.더 많은 수의 모드를 지원하는 광섬유를 사용함으로써 피크 대 배경 비율을 높일 수 있습니다. 두 주기적인 출력 신호 사이에는 크로스토크(cross talk)가 발생합니다. 신호 1의 주파수 스펙트럼은 주파수 f1에서 예상되는 피크를 보이며, 주파수 f2에서 더 작은 피크를 나타냅니다.마찬가지로 신호 2의 주파수 스펙트럼은 f2에서 예상되는 피크를 보이며, f1에서 더 작은 피크를 보입니다. 이 절차를 시도할 때는 디지털 광 위상 공액(digital optical phase conjugation)이 작동하도록 공간 광 변조기와 CMOS 카메라의 정렬(mesh)을 세심하게 맞추는 것이 중요합니다. 이 절차를 개선하기 위해, 광섬유의 원위단(distal end)에 접근하지 않고도 전송을 수행할 수 있도록 모델 기반 보정 기술을 적용할 수 있습니다.이 영상을 시청한 후, 여러분은 멀티모드 광섬유를 통해 독립적인 신호를 전송하기 위한 개별 파형 성형(wave shaping)을 적용하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 이 새로운 기술의 개발은 광유전학 연구자들이 모델 생물뿐만 아니라 인간 유도만능줄기세포 유래 뉴런 또는 심근세포에서 신경퇴행성 질환을 탐구할 수 있는 길을 열어줄 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

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