Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Szybki spektrometr rozpraszania Brillouina stymulowany falami ciągłymi do analizy materiałów

9.9K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/55527

⸱

22 września 2017

 ,  , 
1Biomedical Engineering Department, Ben-Gurion University of the Negev, 2Ilse Katz Institute for Nanoscale Science and Technology, Ben-Gurion University of the Negev

W tym artykule

Podsumowanie

Opisujemy konstrukcję spektrometru CW-SBS do szybkiego rozpraszania Brillouiny stymulowanego falami ciągłymi. Spektrometr wykorzystuje lasery diodowe o pojedynczej częstotliwości i atomowy filtr wycinający do pozyskiwania widm transmisyjnych mętnych/niemętnych próbek o wysokiej rozdzielczości spektralnej przy prędkościach do 100 razy większych niż w przypadku istniejących spektrometrów CW-SBS. To ulepszenie umożliwia szybką analizę materiału Brillouina.

Streszczenie

Ostatnie lata przyniosły znaczny wzrost wykorzystania spontanicznych spektrometrów Brillouina do bezkontaktowej analizy miękkiej materii, takiej jak roztwory wodne i biomateriały, z krótkim czasem akwizycji. W tym miejscu omawiamy montaż i działanie spektrometru Brillouina, który wykorzystuje wymuszone rozpraszanie Brillouina (SBS) do pomiaru widm wymuszonego przyrostu Brillouina (SBG) próbek tkankopodobnych na bazie emulsji wodnej i lipidowej w trybie transmisji z rozdzielczością spektralną <10 MHz i precyzją pomiaru przesunięcia Brillouina <35 MHz przy <100 ms. Spektrometr składa się z dwóch prawie przeciwbieżnie rozchodzących się laserów o wąskiej szerokości linii fali ciągłej (CW) o długości fali 780 nm, których odstrojenie częstotliwości jest skanowane przez materiał przesunięcia Brillouina. Dzięki zastosowaniu ultrawąskopasmowego filtra parowego z gorącym rubidem-85 i detektora czułego na fazę, stosunek sygnału do szumu sygnału SBG jest znacznie zwiększony w porównaniu z istniejącymi spektrometrami CW-SBS. To ulepszenie umożliwia pomiar widm SBG z nawet 100-krotnie szybszym czasem akwizycji, ułatwiając w ten sposób wysoką rozdzielczość spektralną i precyzyjną analizę Brillouina miękkich materiałów z dużą prędkością.

Wprowadzenie

W ostatnich latach spontaniczna spektroskopia Brillouina została uznana za wartościową metodę analizy mechanicznej materiałów miękkich, takich jak ciecze, tkanki rzeczywiste, fantomy tkankowe oraz komórki biologiczne1,2,3,4,5,6,7. W tym podejściu pojedynczy laser oświetla próbkę, a światło rozproszone nieelastycznie przez spontaniczne termiczne fale akustyczne w ośrodku jest zbierane przez spektrometr, co dostarcza użytecznych informacji o właściwościach wiskoelastycznych próbki. Spontaniczne widmo Brillouina obejmuje dwa piki Brillouina przy rezonansach akustycznych Stokesa i anty-Stokesa materiału oraz pik Rayleigha przy częstotliwości oświetlającego lasera (wynikający z rozproszonego elastycznie światła). W geometrii wstecznego rozpraszania Brillouina częstotliwości Brillouina są przesunięte o kilka GHz względem częstotliwości lasera i mają szerokość spektralną rzędu setek MHz.

Choć skanujące spektrometry Fabry-Perota były systemami pierwszego wyboru do pozyskiwania spontanicznych widm Brillouina w materii miękkiej1,2, niedawne postępy technologiczne w spektrometrach z wirtualnie obrazowaną macierzą fazową (VIPA) umożliwiły znacznie szybsze (poniżej sekundy) pomiary Brillouina z odpowiednią rozdzielczością spektralną (poniżej GHz)3,4,5,6,7. W niniejszym protokole przedstawiamy konstrukcję innego, szybkiego, o wysokiej rozdzielczości spektralnej i dokładności spektrometru Brillouina, opartego na detekcji światła stymulowanego rozpraszania Brillouina z falą ciągłą (CW-SBS) z próbek nieturbidalnych i turbidalnych w geometrii rozproszenia niemal wstecznego.

W spektroskopii CW-SBS wykorzystuje się lasery pompy i sondy z falą ciągłą (CW), które po niewielkim rozstrojeniu częstotliwości nakładają się w próbce, pobudzając fale akustyczne. Gdy różnica częstotliwości między wiązką pompy a sondą odpowiada określonemu rezonansowi akustycznemu materiału, następuje wzmocnienie lub osłabienie sygnału sondy dzięki procesom stymulowanego wzmocnienia lub straty Brillouina (SBG/SBL); w przeciwnym razie nie dochodzi do (de)wzmocnienia SBS8,9,10,1. W związku z tym widmo SBG (SBL) można uzyskać poprzez skanowanie różnicy częstotliwości między laserami w zakresie rezonansów Brillouina materiału i wykrywanie wzrostu (spadku), czyli wzmocnienia (straty) intensywności sondy wynikającego z SBS. W przeciwieństwie do spontanicznego rozpraszania Brillouina, tło rozpraszania sprężystego jest w SBS naturalnie nieobecne, co zapewnia doskonały kontrast Brillouina zarówno w próbkach mętnych, jak i niemętnych, bez potrzeby stosowania filtrów odcinających rozpraszanie Rayleigha, które są wymagane w spektrometrach VIPA10,1,13.

Głównymi elementami budowy spektrometru CW-SBS są lasery pompujący i badawczy oraz detektor wzmocnienia/straty stymulowanego rozpraszania Brillouina. Dla wysokorozdzielczej i szybkiej spektroskopii CW-SBS lasery muszą być jednoczęstotliwościowe (szerokość linii < 10 MHz) z odpowiednio szerokim zakresem strojenia długości fali (20 – 30 GHz) i szybkością skanowania (> 20 GHz/s), długoterminową stabilnością częstotliwości (< 50 MHz/h) oraz niskim szumem intensywności. Ponadto wymagane są liniowo spolaryzowane i ograniczone dyfrakcyjnie wiązki laserowe o mocy od kilkuset (kilkudziesięciu) mW na próbce dla wiązki pompującej (badawczej). Wreszcie, detektor wzmocnienia/straty stymulowanego rozpraszania Brillouina powinien być zaprojektowany tak, aby niezawodnie wykrywać słabe poziomy wstecznego wzmocnienia/straty stymulowanego rozpraszania Brillouina (SBG/SBL) (10-5 – 10-6) w materii miękkiej. Aby spełnić te wymagania, wybraliśmy diody laserowe z rozproszoną sprzężeniem zwrotnym (DFB) sprzęgnięte z włóknami utrzymującymi polaryzację wraz z detektorem wzmocnienia/straty stymulowanego rozpraszania Brillouina łączącym ultra-wąskopasmowy filtr notch oparty na parze atomowej oraz wysokoczęstotliwościowy jednokanałowy wzmacniacz lock-in, jak przedstawiono na Rysunku 1. Ten schemat detekcji podwaja intensywność sygnału SBG, jednocześnie znacząco redukując szum intensywności wiązki badawczej, w której zawarty jest pożądany sygnał SBG11. Należy zauważyć, że rolą filtra notch z parą atomową zastosowanego w naszym spektrometrze SBS jest znaczne ograniczenie detekcji niepożądanych odbić rozproszonych wiązki pompującej, a nie zmniejszenie tła rozpraszania elastycznego, jak w spektrometrach VIPA, które wykrywają zarówno spontaniczne rozpraszanie Rayleigha, jak i Brillouina. Stosując szczegółowy protokół opisany poniżej, można skonstruować spektrometr CW-SBS zdolny do pozyskiwania widm transmisyjnych wody i fantomów tkankowych z poziomami SBG tak niskimi jak 10-6 przy precyzji pomiaru przesunięcia Brillouina < 35 MHz w czasie 10 ms lub krótszym.

Schemat spektroskopii laserowej z oddziaływaniem atomowym 85Rb; przedstawiający dzielniki wiązki, AOM oraz ścieżki optyczne.
Rycina 1: Spektrometr stymulowanego rozpraszania Brillouina w trybie ciągłym (CW-SBS). Dwa diodowe lasery (DL) pracujące w trybie ciągłym (pompowy i sondujący), o częstotliwościach odstrojonych w okolicy przesunięcia Brillouina próbki, są sprzęgnięte z jednordzikowymi światłowodami utrzymującymi polaryzację za pomocą kolimatorów C1 oraz C2odpowiednio. Różnicę częstotliwości między wiązką pompową a badawczą mierzy się poprzez detekcję częstotliwości taktowania między wiązkami wydzielonymi z laserów pompowego i badawczego przy użyciu zestawu rozdzielaczy światłowodowych (FS), szybkiego fotodetektora (FPD) oraz licznika częstotliwości (FC). Wiązka badawcza o polaryzacji s (jasnoczerwona), rozszerzona za pomocą keplerowskiego rozszerzacza wiązki (L1 oraz L2), jest polaryzowane kołowo prawoskrętnie przez płytkę ćwierćfalową (λ1/4) i skupione na próbce (S) przez soczewkę achromatyczną (L3). Aby zapewnić skuteczną interakcję SBS i izolację optyczną, wiązka pompowania (ciemnoczerwona), rozszerzona za pomocą expandera wiązki Keplera (L5 oraz L6), jest najpierw polaryzowany p za pomocą płytki półfalowej λ2/4), następnie przechodzi przez polaryzacyjny dzielnik wiązki (PBS), a na koniec zostaje kołowo spolaryzowany lewoskrętnie przez płytkę ćwierćfalową (λ2/4) a następnie skupiono obraz na próbce za pomocą soczewki achromatycznej (L4; taka sama jak L3). Należy zauważyć, że wiązki pompowania i sondowania niemal przeciwbieżnie rozchodzą się w próbce oraz że zastosowano polaryzator z orientacją S (P), aby zapobiec dostawaniu się polaryzowanej w płaszczyźnie P wiązki pompowania (wychodzącej z λ1/4) przed wejściem lasera badawczego. W przypadku detekcji synchronicznej wiązka pompowania jest modulowana sinusoidalnie z częstotliwością fm za pomocą modulatora akustyczno-optycznego (AOM). Sygnał SBG, przejawiający się jako zmienność natężenia o częstotliwości fm (patrz wstawka), jest demodulowany za pomocą wzmacniacza lock-in (LIA) po detekcji przez fotodiodę (PD) o dużej powierzchni. W celu znaczącej eliminacji rozproszonych odbić pompy w fotodiodzie zastosowano wąskopasmowy filtr Bragga (BF) oraz atomowy filtr notch (85RB) wokół długości fali pompy są stosowane wraz z przysłoną blokującą światło (I). Dane są rejestrowane przez kartę akwizycji danych (DAQ) podłączoną do komputera osobistego (PC) w celu dalszej analizy widma Brillouina. Wszystkie lustra składające (M1-M6) służą do zamocowania spektrometru na płycie optycznej (breadboard) o wymiarach 18''×24'', która jest zamontowana pionowo na stole optycznym w celu ułatwienia umieszczania próbek wodnych. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Uwaga: O ile nie zaznaczono inaczej, (i) podłącz wszystkie mocowania do uchwytów słupków i dokręć podstawy słupków za pomocą widelca zaciskowego lub podstawy montażowej do stołu optycznego, oraz (ii) użyj mocy wyjściowej lasera 2 - 10 mW do wszystkich procedur wyrównywania.

Uwaga: Włącz wszystkie urządzenia elektryczne/optoelektroniczne w konfiguracji i odczekaj 30 minut czasu na rozgrzanie przed użyciem.

1. Przygotuj ścieżkę optyczną wiązki sondy

  1. Zamontuj i wyrównaj kolimator światłowodowy lasera sondy.
    1. Podłącz światłowód wejściowy rozdzielacza światłowodowego 33:67 FC/APC utrzymującego polaryzację (port T FS1) do łącznika światłowodowego lasera sondy. Podłącz światłowód o mocy wyjściowej 67% rozdzielacza światłowodowego (port 1 FS1) do kolimatora światłowodowego (C1). Przymocuj kolimator światłowodowy do 6-osiowego uchwytu kinematycznego (Øx, Øy, Øz, x, y, z). Umieść miernik mocy za kolimatorem światłowodowym i zmaksymalizuj moc lasera, regulując x, y i z łącznika światłowodu laserowego.
    2. Obróć kolimator światłowodowy (lub element optyczny, który ma być wyrównany), aby dostosować polaryzację lasera do kierunku polaryzacji S, który tutaj jest prostopadły do płaszczyzny stołu optycznego. Upewnij się, że wiązka laserowa jest spolaryzowana w kształcie litery S, mierząc minimalną (maksymalną) transmisję laserową (odbicie) przez pomocniczy rozdzielacz wiązki polaryzacyjnej z miernikiem mocy.
    3. Zamontuj dwie pomocnicze przysłony wyrównujące na identycznej wysokości od stołu optycznego (3 '' w tej konfiguracji). W przypadku rozchodzenia się wiązki wzdłuż osi optycznej układu i równolegle do stołu optycznego, wysokość ta powinna być utrzymywana na stałym poziomie podczas ustawiania całego układu. Umieść jedną tęczówkę w otworze montażowym stołu za kolimatorem światłowodowym (lub elementem optycznym, który ma być wyrównany) w odległości <50 mm. Umieść drugą tęczówkę w otworze montażowym stołu współliniowego wystarczająco daleko od pierwszej przysłony (>300 mm).
    4. Ustaw wiązkę wyjściową kolimatora światłowodowego (lub elementu optycznego, który ma być wyrównany) wzdłuż osi optycznej systemu, regulując x, y, Øx i Øy mocowania kinematycznego, aż wiązka laserowa będzie koncentryczna do środka obu tęczówek.
  2. Skonfiguruj ekspander wiązki Keplera.
    1. Zamontuj obiektyw (L1, f1 = 25 mm) w stałym uchwycie optycznym.
    2. Zamontować dwie pomocnicze przysłony wyrównujące, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3. Dokładnie wyreguluj położenie boczne i kąt nachylenia soczewki tak, aby transmitowana wiązka była koncentryczna do środka obu tęczówek.
    3. Zamontuj drugi obiektyw (L2, f2 = 50 mm) w stałym uchwycie optycznym. Przymocuj podstawę słupka montażowego do liniowego stolika translacyjnego wyrównanego z osią optyczną systemu. Umieść stolik w taki sposób, aby obiektyw znajdował się w odległości f1+f2 od pierwszego obiektywu. Ustawić obiektyw zgodnie z opisem w 1.2.2.
    4. Umieść interferometr ścinający za drugą soczewką, aby potwierdzić, że wiązka jest skolimowana. Przesunąć drugą soczewkę wzdłuż osi optycznej systemu, aż wytworzone prążki interferencyjne będą równoległe do linii odniesienia wyznaczonej na płycie dyfuzora interferometru ścinającego.
  3. Złóż belkę wyjściową ekspandera wiązki.
    1. Zamontuj lusterko (M1) w uchwycie kinematycznym z regulacją skoku (Øx) i odchylenia (Øy). Ustawić zwierciadło tak, aby znajdowało się pod kątem 45o w stosunku do osi optycznej wzdłuż elementów C1-L 1-L 2.
    2. Zamontować dwie pomocnicze przysłony wyrównujące, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3. Wyreguluj Øx i Øy mocowania lusterka, aż odbita wiązka będzie koncentryczna do środka obu tęczówek, które definiują oś optyczną systemu.
  4. Skonfiguruj przykładowy układ optyczny oświetlenia.
    1. Zamontować płytkę ćwierćfalową czwartego rzędu zerowego rzędu (λ1/4) w 6-osiowym uchwycie kinematycznym (Øx, Øy, Øz, x, y, z) w odległości około 150 mm od składanego lusterka (M1), pozostawiając wystarczającą ilość miejsca na umieszczenie polaryzatora (P) przed płytą falową, jak opisano w ppkt 2.7. Obróć płytkę falową o 45o względem jej szybkiej osi, aby uzyskać stan polaryzacji kołowej.
    2. Zamontuj soczewkę skupiającą (L3, f3 = 30 mm) w tym samym mocowaniu kinematycznym płyty falowej. Wyrównać wiązkę przechodzącą przez soczewkę, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3-4.
  5. Ustaw optykę pobierania próbki.
    1. Zamontuj 6-osiowe mocowanie kinematyczne (Øx, Øy, Øz, x, y, z) na różnicowym liniowym stoliku translacyjnym w odległości około 60 mm od soczewki skupiającej (L3). Zamontuj płytkę ćwierćfalową czwartego rzędu zerowego rzędu (λ2/4) w uchwycie kinematycznym. Obrócić płytkę falową o 45o w stosunku do jej szybkiej osi i upewnić się, że wiązka laserowa jest spolaryzowana S, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.2.
    2. Zamontuj soczewkę zbiorczą (L4, f4 = 30 mm) w tym samym mocowaniu kinematycznym płyty falowej. Wyrównać wiązkę przechodzącą przez soczewkę, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3-4. Upewnić się, że wiązka jest skolimowana zgodnie z opisem w ppkt 1.2.4.
    3. Zamontuj polaryzacyjny sześcian rozdzielacza wiązki (PBS) na uchwycie kinematycznym z regulacją skoku (Øx) i odchylenia (Øy) i umieść go za płytą falową (jak pokazano na rysunku 1). Zamontować dwie pomocnicze przysłony wyrównujące, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3. Wyreguluj Øx i Øy mocowania rozdzielacza wiązki, aż odbita wiązka będzie koncentryczna do środka obu tęczówek, które definiują oś optyczną systemu.

2. Przygotuj ścieżkę optyczną wiązki pompy

  1. Zamontuj i wyrównaj kolimator światłowodowy lasera pompującego.
    1. Podłącz włókno amplifikowanego portu lasera pompy do kolimatora światłowodowego (C2). Zamontuj i wyrównaj kolimator światłowodowy lasera pompującego zgodnie z opisem w 1.1.3 - 4.
  2. Dostosuj długość fali pompy do linii absorpcyjnej rubiduim-85 D2Fg = 3.
    1. Umieść ogniwo parowe rubidu-85 za kolimatorem światłowodowym lasera pompującego (C2).
    2. Umieść pomocniczy fotodetektor za ogniwem parowym, aby zmierzyć transmisję wiązki pompy przez ogniwo. Podłącz fotodetektor do oscyloskopu. Naciśnij przycisk "Autoset" na oscyloskopie, aby automatycznie ustawić amplitudę i ślad czasowy sygnału odczytu z fotodetektora.
    3. Ustawić zgrubnie długość fali lasera na linię absorpcyjną rubidu D2, 780.24 nm, przekręcając pokrętło temperatury na sterowniku laserowym do poziomu, w którym minimalna transmisja światła przez ogniwo rubidowe jest mierzona przez pomocniczy fotodetektor (patrz krok 2.2.2). Ustaw temperaturę lasera na zidentyfikowany poziom.
    4. Podłączyć wyjście generatora funkcyjnego do wejścia modulacji prądu sterownika lasera pompy.
    5. Zastosuj falę trójkątną z generatora funkcyjnego do wejścia modulacji prądu sterownika lasera, aby powoli skanować długość fali lasera w zakresie 60 pm (30 GHz). W tym celu należy nacisnąć przycisk "Wybór kanału" na generatorze funkcji i wybrać kanał 1. Następnie naciśnij przycisk "Rampa", a następnie przycisk "Ciągły", aby ustawić kanał tak, aby wytworzył przebieg trójkątny. Naciśnij przycisk skrótu "Amplituda", aby ustawić amplitudę fali na 2.25 Vpp (napięcie międzyszczytowe) i przycisk skrótu "Częstotliwość/okres", aby ustawić częstotliwość fali na 5 mHz. Na koniec naciśnij przycisk "On", aby włączyć kanał generatora funkcji.
    6. Określić tak dokładnie, jak to możliwe, poziom prądu, który doprowadza długość fali pompy do linii absorpcyjnej rubidu-85 D2Fg = 3, mierząc minimalną transmisję światła przez ogniwo rubidowe za pomocą pomocniczego fotodetektora (patrz krok 2.2.2). Ustaw prąd lasera na zidentyfikowany poziom, obracając pokrętło prądu na sterowniku lasera. Usuń ogniwo rubidowe i pomocniczy fotodetektor. Na koniec odłącz generator funkcyjny od wejścia modulacji prądu sterownika lasera.
  3. Zamontuj i wyrównaj filtr czyszczący linii laserowej.
    1. Umieść filtr czyszczący linii laserowej (odbijający filtr Bragga; BF) w uchwycie kinematycznym z regulacją skoku (Øx) i odchylenia (Øy) w odległości 250 mm od kolimatora światłowodowego (C2).
    2. Umieść miernik mocy w transmisyjnej (odbiciowej) ścieżce optycznej filtra i zminimalizuj (zmaksymalizuj) moc wiązki, obracając filtr w osi skoku, aby dopasować go do kąta wejściowego Bragga (8o w tej konfiguracji). Dokładnie wyreguluj Øx i Øy mocowania kinematycznego, aby zoptymalizować wyrównanie.
    3. Złóż wiązkę odbitą od filtra z powrotem w kierunku równoległym do kierunku wiązki na wejściu filtra za pomocą dwóch luster (M2, M3) zamontowanych na mocowaniach kinematycznych z regulacją nachylenia i odchylenia.
    4. Zamontować dwie pomocnicze przysłony wyrównujące, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 1.1.3. Wyreguluj Øx i Øy obu mocowań lusterka, aż wiązka odbita od drugiego lustra będzie koncentryczna do środka obu tęczówek, które definiują oś optyczną systemu.
  4. Zamontuj i wyrównaj modulator akustyczno-optyczny.
    1. Zamontuj i ustaw soczewkę (L5, f5 = 100 mm) tak, aby skupić wiązkę pompy na modulatorze akustyczno-optycznym (AOM), jak opisano w ppkt 1.2.2. Po wymianie soczewek delikatnie wyjmij obiektyw L5 z mocowania przed założeniem AOM, aby uniknąć uszkodzenia AOM.
    2. Zamontuj AOM na platformie 5-osiowej (Øx, Øy, x, y, z) w odległości około 100 mm od soczewki skupiającej (L5). Upewnij się, że wiązka pompy rozchodząca się przez okno wejściowe modulatora jest spolaryzowana w kształcie litery S (patrz 2.1.2), aby zoptymalizować wydajność modulatora.
    3. Podłącz wyjście RF sterownika modulatora do wejścia RF modulatora za pomocą koncentrycznego 50-Ω. Włącz sterownik i naciśnij przycisk "Mode" na sterowniku, aby modulator akustyczno-optyczny działał w trybie fali ciągłej.
    4. Umieść miernik mocy za wyjściem modulatora, aby zmierzyć moc tylko wiązki dyfrakcyjnej pierwszego rzędu. Dostosuj kąt Bragga modulatora, aby zmaksymalizować moc wiązki dyfrakcyjnej pierwszego rzędu, obracając modulator w osi skoku (Øx).
    5. Zmień dokładnie położenie soczewki skupiającej (L5) w jej mocowaniu, aby skupić wiązkę pompy w modulatorze i osiągnąć żądany szybki czas narastania/opadania (10 ns dla ostrości wiązki o średnicy ~50 μm w tej konfiguracji). Wyreguluj x, y, z, Øx i Øy platformy montażowej modulatora, aby zmaksymalizować moc wiązki dyfrakcyjnej pierwszego rzędu.
    6. Złożyć wiązkę na wyjściu modulatora w kierunku równoległym do kierunku wiązki na wejściu modulatora za pomocą dwóch luster (M4, M5) zamontowanych na mocowaniach kinematycznych z regulacją skoku (Øx) i odchylenia (Øy), jak opisano w ppkt 2.3.3-4.
    7. Zamontuj i ustaw drugą soczewkę (L6, f6 = 200 mm) w odległości f5+f6 od soczewki skupiającej na wejściu modulatora, aby skolimować modulowaną wiązkę pompy, jak opisano w 1.2.3-4. Soczewka ta wraz z soczewką skupiającą na wejściu modulatora tworzy ekspander wiązki keplerowskiej dla wiązki pompy, dopasowując średnicę wiązki pompy i sondy przed ustawieniem ostrości na próbce (S).
  5. Ustawić optykę polaryzacyjną P pompy. Zamontuj płytę półfalową o zerowym rzędzie (λ/2) w uchwycie obrotowym. Umieść płytkę falową za drugą soczewką ekspandera wiązki keplerowskiej wiązki pompy (L6). Obróć płytkę falową, aby dostosować wiązkę do kierunku polaryzacji P, który tutaj jest równoległy do płaszczyzny stołu optycznego. Upewnij się, że wiązka laserowa jest spolaryzowana w kształcie litery P, mierząc maksymalną (minimalną) transmisję laserową (odbicie) przez pomocniczy rozdzielacz wiązki polaryzacyjnej z miernikiem mocy.
  6. Złóż i przesuń na boki wiązkę na wyjściu płyty falowej.
    1. Zamontować zwierciadło (M6) w uchwycie kinematycznym z regulacją skoku (Øx) i odchylenia (Øy) w odległości 50 mm od płyty półfalowej (λ/2). Przymocuj podstawę słupka mocowania kinematycznego do liniowego stolika translacyjnego ustawionego do osi optycznej systemu. Ustawić zwierciadło tak, aby znajdowało się pod kątem 45° w stosunku do osi optycznej wzdłuż elementów λ/2-PBS.
    2. Wyrównaj wiązkę odbitą od lustra i rozdzielacza wiązki polaryzacyjnej zgodnie z opisem w 1.3.1-2. Upewnij się, że wiązka pompy przesyłana przez rozdzielacz wiązki polaryzacyjnej jest współliniowa ze ścieżką optyczną wiązki sondy za pomocą laserowej karty viewkarty.
    3. Przesunąć zwierciadło o 3 mm w kierunku prostopadłym do osi optycznej soczewek skupiających sondę pompującą (L4 - L3), aby uzyskać pozaosiowe oświetlenie pompy próbki (S), które minimalizuje odbicia od pompy błądzącej.
  7. Ustaw optykę blokującą pompę w torze optycznym sondy. Zamontuj polaryzator liniowy (P) w uchwycie obrotowym. Umieść polaryzator między składanym zwierciadłem (M1) a pierwszą płytką falową (λ1/4) w ścieżce optycznej sondy, w odległości około 75 mm od każdego z tych elementów. Obróć polaryzator, aby zminimalizować (zmaksymalizować) transmisję wiązki pompy (sondy).

3. Przygotuj schemat wykrywania rozstrojenia częstotliwości laserów pompy i sondy

  1. Skonfiguruj światłowód dla sondy i laserów pompujących.
    1. Podłącz światłowód wejściowy rozdzielacza światłowodowego 50:50 FC/APC utrzymującego polaryzację (port 1 FS2) do łącznika światłowodowego nieamplifikowanego portu lasera pompy. Podłącz światłowód wyjściowy 33% rozdzielacza światłowodowego sondy (port 2 FS1) do 50% światłowodu wejściowego rozdzielacza światłowodowego pompy (port 2 FS2) za pomocą tulei współpracującej.
    2. Zmierz moc optyczną na światłowodzie wyjściowym rozdzielacza światłowodowego z pompą 50:50 (port T FS2) za pomocą miernika mocy i upewnij się, że całkowita moc optyczna wynosi <10 mW, aby zapobiec nasyceniu fotodetektora sprzężonego ze światłowodem (FPD). Podłącz światłowód wyjściowy rozdzielacza światłowodowego pompy 50:50 (port T FS2) do wejścia szybkiego fotodetektora sprzężonego ze światłowodami.
  2. Podłącz złącze męskie K szybkiego fotodetektora bezpośrednio do złącza żeńskiego K pasma GHz licznika częstotliwości mikrofalowej (FC).

4. Konfiguracja stymulowanego detektora wzmocnienia/straty Brillouin

  1. Przygotuj komórkę parową rubidu-85.
    1. Owiń całe ogniwo podkładką przewodzącą ciepło. Owiń taśmę grzewczą wokół krawędzi ogniwa. Umieść termoparę na środku ogniwa, aby monitorować temperaturę ogrzewania. Upewnij się, że termopara nie dotyka taśmy grzewczej. Podłącz termoparę do termometru, aby odczytać temperaturę ogniwa.
    2. Owiń całe ogniwo taśmą politetrafluoroetylenową, aby utrzymać taśmę grzewczą i termoparę na swoich miejscach i termicznie odizolować ogniwo od otoczenia. Pozostaw koniec taśmy grzewczej bez przeszkód na obu krawędziach. Podłącz dwa przewody taśmy grzewczej do zasilacza prądu stałego 0-30 V, 5 A.
    3. Zamontuj ogniwo w odbiciowej ścieżce optycznej rozdzielacza wiązki polaryzacyjnej (PBS). Upewnij się, że wiązka sondy uderza w środek ogniwa.
    4. Zamontuj tęczówkę (I) przed komórką. Otwórz przysłonę, aby wiązka sondy mogła całkowicie przez nią przejść. Ta tęczówka pomaga w minimalizowaniu odbić od zabłąkanej pompy.
  2. Skonfiguruj fotodetektor.
    1. Umieść fotodetektor (PD) za ogniwem rubidowym. Fotodetektor, umieszczony w aluminiowej skrzynce, składa się z fotodiody o dużej powierzchni i domowego filtra dolnoprzepustowego RC (R = 1 kΩ, C = 0,1 μF), który redukuje szumy napięcia polaryzacji wstecznej. Upewnij się, że wiązka sondy uderza w środek fotodiody za pomocą laserowej karty viewkarta.
    2. Podłącz zacisk katody fotodiody do zasilacza prądu stałego 0-30 V, 5 A za pomocą koncentrycznego 50 Ω. Zastosuj odwrotne odchylenie 25 V, obracając pokrętło napięcia na zasilaczu, tak aby fotodioda pracowała w trybie fotoprzewodzącym do wykrywania wysokich częstotliwości.
  3. Skonfiguruj wzmacniacz lock-in.
    1. Podłącz fotodetektor do koncentrycznego filtra dolnoprzepustowego (LPF) 50 Ω o szerokości pasma 1,9 MHz za pomocą koncentrycznego 50 Ω. Podłącz wyjście koncentrycznego LPF bezpośrednio do wejścia sygnału lock-in amplifier (LIA). Naciśnij przycisk "Sig-Z In" na lock-in amplifier, aby ustawić impedancję wejściową sygnału lock-in amplifier na 50Ω.
    2. Podłącz kanał 1 generatora funkcyjnego do wejścia odniesienia wzmacniacza lock-in za pomocą koncentrycznego 50 Ω. Naciśnij przycisk "Wybór kanału" na generatorze funkcji i wybierz kanał 1. Następnie naciśnij przycisk "Sinus", a następnie przycisk "Ciągły", aby ustawić kanał tak, aby wytwarzał przebieg sinusoidalny. Naciśnij przycisk skrótu "Amplituda", aby ustawić amplitudę fali na 0.7 Vpp i przycisk skrótu "Częstotliwość/Okres", aby ustawić częstotliwość fali na fm = 1.1 MHz.
    3. Podłączyć kanał 2 generatora funkcyjnego do zewnętrznego wejścia analogowego sterownika modulatora akustyczno-optycznego za pomocą koncentrycznego o długości 50 Ω. Postępuj zgodnie z procedurą opisaną w 4.3.2, aby ustawić przebieg sinusoidalny 1 Vpp, fm = 1,1 MHz na kanale 2.
    4. Naciśnij przycisk "On" na generatorze funkcyjnym, aby włączyć kanały 1 i 2 i zablokować ich stosunek faz, naciskając przycisk ramki "Align Phase" na generatorze funkcyjnym.
    5. Przełącz przycisk "Mode" na sterowniku modulatora akustyczno-optycznego w stan "Normalny". Wiązka pompy jest teraz modulowana optycznie na poziomie fm=1,1 MHz.

5. Końcowe przygotowanie systemu i optymalizacja wydajności

  1. Skonfiguruj jednostkę akwizycji danych.
    1. Podłącz wyjście analogowe licznika częstotliwości mikrofalowej (FC) do jednego wejścia analogowego jednostki akwizycji danych (DAQ) za pomocą koncentrycznego. Naciśnij przyciski "DAC", "1" i "0" na liczniku częstotliwości, aby ustawić dokładność odczytu częstotliwości na 10 MHz. Kanał ten monitoruje odstrojenie częstotliwości pompa-sonda.
    2. Podłącz wyjście "X" wzmacniacza lock-in (LIA) do drugiego wejścia analogowego jednostki akwizycji danych za pomocą koncentrycznego. Naciśnij przycisk "Wyjście" kanału "X" na lock-in amplifier, aby aktywować kanał. Użyj tego kanału, aby monitorować poziom wymuszonego wzmocnienia Brillouina (SBG).
    3. Podziel kanał wyjściowy generatora funkcyjnego na dwa oddzielne kanały za pomocą złącza BNC-tee. Podłącz jeden kanał do wejścia modulacji prądu sterownika laserowego sondy, a drugi kanał do trzeciego wejścia analogowego jednostki akwizycji danych za pomocą koncentrycznych. Użyj tego drugiego kanału, aby uzyskać sygnał modulacji prądu lasera sondy.
    4. Podłącz wyjście USB modułu akwizycji danych do komputera. Napisz program w pakiecie oprogramowania do akwizycji danych, aby wizualizować i rejestrować wyżej opisane sygnały z jednostki akwizycji danych14.
  2. Zamontuj próbkę wody w komorze pomiarowej.
    1. Napełnij domową szklaną komorę o grubości 500 μm wodą destylowaną. Komora składa się z dwóch okrągłych szkiełek nakrywkowych o średnicy 25 mm i grubości 0,17 mm, rozmieszczonych w taśmie politetrafluoroetylenowej o grubości 500 μm.
    2. Zamontuj uchwyt komory na 3-osiowym zmotoryzowanym stoliku translacyjnym. Umieść komorę pomiarową w uchwycie i przełóż ją na wspólny punkt ostrości sondy i soczewek skupiających pompę (odpowiednio L3 i L4) za pomocą zmotoryzowanego stolika.
  3. Podgrzej komórkę rubidu.
    1. Nosić okulary ochronne do lasera 780 nm. Zwiększ moc lasera pompującego, aby uzyskać >250 mW na próbce, obracając pokrętło prądu na sterowniku wzmacniacza stożkowego i mierząc moc tuż przed próbką za pomocą miernika mocy.
    2. Ustaw stałą czasową lock-in amplifier (LIA) na 1 s, naciskając przyciski "Settle Up/Down" na lock-in amplifier. Ustaw filtr dolnoprzepustowy lock-in amplifier na 24 dB/okt, naciskając przyciski "Nachylenie filtra w górę/w dół". Ustaw blokadę amplifier czułość na 1 mVrms, naciskając przyciski "Sens Góra/Dół". Użyj funkcji wyrównania fazy wzmacniacza lock-in, aby wyregulować przesunięcie fazowe między wejściami odniesienia i sygnału amplifier do zera, naciskając przyciski "Shift" i "Faza".
    3. Monitoruj odbicia zabłąkanej pompy, obserwując odczyty na kanale "X" wzmacniacza lock-in.
    4. Ponownie dostrój długość fali pompy do linii absorpcyjnej rubiduim-85 D2 F g = 3, delikatnie obracając pokrętło prądu na sterowniku laserowym, aby uzyskać minimalny odczyt odbicia pompy błądzącej na kanale "X" wzmacniacza lock-in.
    5. Ustaw 17 V DC na zasilaczu podłączonym do taśmy grzewczej, aby rozgrzać ogniwo rubidowe do 90 oC. Odczekaj kilka minut, aż odczyt termometru ustabilizuje się na żądanej temperaturze ogniwa. Uwaga: Odczyty sygnału obserwowane na kanale "X" wzmacniacza lock-in powinny gwałtownie spaść podczas ogrzewania (ze względu na znaczny wzrost absorpcji ogniwa).
  4. Mierz i optymalizuj sygnał SBG w wodzie.
    1. Zwiększ moc lasera sondy, aby uzyskać >10 mW na próbce, obracając pokrętło prądu na sterowniku lasera i mierząc moc tuż przed próbką za pomocą miernika mocy.
    2. Zgrubnie dostrój długość fali sondy do linii absorpcyjnej rubiduim-85 D2Fg = 3, obracając pokrętło temperatury na sterowniku laserowym sondy i mierząc minimalny poziom mocy lasera za ogniwem rubidowym za pomocą miernika mocy.
    3. Precyzyjnie dostosuj długość fali sondy, aby była dłuższa niż długość fali pompy, obracając pokrętło prądu na sterowniku laserowym sondy, aż >10 mW, w przybliżeniu stałe, poziomy mocy lasera są mierzone za ogniwem rubidowym za pomocą miernika mocy. Uwaga: Jeśli długość fali sondy jest krótsza niż długość fali lasera pompującego, wówczas dodatkowe pasma absorpcyjne ogniwa rubidowego-85 znacznie zmniejszają moc sondy na wyjściu ogniwa.
    4. Ustaw odstrajanie częstotliwości między laserami pompy i sondy tak, aby odpowiadało przesunięciu wody Brillouina (~5 GHz), obracając pokrętło prądu na sterowniku lasera sondy i obserwując odczyty odstrojenia częstotliwości na liczniku częstotliwości (FC). Uwaga: Dla ujemnej (dodatniej) wiązki dyfrakcyjnej pierwszego rzędu odczyty te powinny być większe (mniejsze) niż przesunięcie Brillouina przez częstotliwość sterowania RF modulatora akustyczno-optycznego (210 MHz w tej konfiguracji).
    5. Ustawić czułość wzmacniacza typu lock-in na 100 μVrms i wyregulować przesunięcie fazowe między wejściami odniesienia i sygnału wzmacniacza do zera, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 5.3.3.
    6. Zoptymalizuj wydajność skrzyżowania belki pompy i sondy poprzez (i) precyzyjną regulację Øx i Øy mocowania kinematycznego składanego lusterka belki pompy (M6) oraz (ii) nieznaczne przesunięcie soczewki skupiającej pompy (L4) wzdłuż osi optycznej systemu.
    7. Upewnij się, że wyższe odczyty sygnału na kanale "X" lock-in amplifier wynikają głównie ze zwiększonego sygnału SBG (a nie z odbić od pompy błądzącej) poprzez zablokowanie wiązki sondy i pomiar niezmienionych poziomów odbić pompy błądzącej na kanale "X" wzmacniacza lock-in.
    8. Powtarzaj kroki 5.4.6-7, aż sygnał SBG osiągnie maksimum (>2 μVrms), utrzymując odbicia od prądu na niezmienionym minimalnym poziomie.

6. Pomiar i analiza widma SBG

  1. Utwórz krzywą kalibracyjną prądu modulacji sondy w funkcji odstrojenia częstotliwości pompa-sonda.
    1. Ustaw rozstrojenie częstotliwości między laserem pompy a sondą na 5 GHz (wokół przesunięcia wody Brillouina), obracając pokrętło prądu na sterowniku lasera sondy.
    2. Naciśnij przyciski "RES" i "5" na liczniku częstotliwości mikrofalowej (FC), aby ustawić czas bramki na 1 ms, zapewniając odstęp próbkowania wynoszący 100 ms między kolejnymi pomiarami odstrojenia częstotliwości. Zastosować falę trójkątną do wejścia modulacji prądu sterownika laserowego sondy, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 2.2.5 z parametrami amplitudy i częstotliwości przebiegu odpowiednio 150 mVpp i 50 mHz. Pozwoli to na powolne skanowanie długości fali sondy (a co za tym idzie odstrojenia częstotliwości pompa-sonda) w paśmie 2GHz.
    3. Ustaw częstotliwość próbkowania jednostki akwizycji danych (DAQ) na 100 próbek/s/kanał i rejestruj sygnały prądu detunecji częstotliwości pompy-sondy i modulacji laserowej sondy z jednostki akwizycji danych przez 20 s (ponad 4 - 6 GHz) za pomocą programu do akwizycji danych napisanego w domu.
    4. Załaduj dane pomiarowe do oprogramowania obliczeniowego. Dopasuj dane odstrojenia częstotliwości sondy pompy-sondy do modelu liniowego. Należy pamiętać, że możliwe jest również użycie dopasowania wielomianowego wyższego rzędu (ze względu na nieliniowość pomiarów odstrojenia częstotliwości pompa-sonda). Dopasuj również dane prądu modulacji laserowej sondy do modelu liniowego.
    5. Wygeneruj krzywą kalibracyjną, zapisując w oprogramowaniu obliczeniowym próbki dopasowania do odstrojenia częstotliwości pompy-sondy w funkcji dopasowanych próbek prądu modulacji sondy.
  2. Zmierz widmo SBG z dużą prędkością.
    1. Zamontować badaną próbkę (S), na przykład wodę destylowaną używaną w doświadczeniach, jak opisano w ppkt 5.2.1 - 2. Powtórz kroki 5.4.1 - 8.
    2. Ustaw blokadę amplifier (LIA) stała czasowa na ≥100 μs, naciskając przyciski "Settle Up/Down" na lock-in amplifier. Zastosować falę trójkątną do wejścia modulacji prądu sterownika laserowego sondy, postępując zgodnie z procedurą opisaną w ppkt 2.2.5 z parametrami amplitudy i częstotliwości przebiegu odpowiednio 150 mVpp i 50 Hz. Pozwoli to na szybkie skanowanie długości fali sondy (a co za tym idzie odstrojenia częstotliwości pompa-sonda) w paśmie 2GHz.
    3. Ustaw częstotliwość próbkowania jednostki akwizycji danych (DAQ) na ≤100 000 próbek/s/kanał i rejestruj sygnały prądu modulacji laserowej SBG i sondy z jednostki akwizycji danych przez ≥10 ms (ponad 4 - 6 GHz) za pomocą programu do akwizycji danych napisanego w domu.
  3. Wizualizacja i analiza widma SBG.
    1. Załadować dane pomiarowe zapisane w ppkt 6.2.6 do oprogramowania obliczeniowego.
    2. Przelicz zmierzone wartości prądu modulacji laserowej sondy na wartości odstrojenia częstotliwości pompy-sondy, identyfikując te wartości na krzywej kalibracyjnej zapisanej w ppkt 6.1.5.
    3. Odejmij średni poziom szumów od widma i zwizualizuj widmo SBG, wykreślając pomiary SBG w stosunku do wartości odstrojenia częstotliwości pompy-sondy.
    4. Dopasuj widmo za pomocą krzywej Lorentza. Aby wstępnie odgadnąć parametry Lorentza, użyj amplitudy, położenia częstotliwości i pełnej szerokości w połowie najwyższego punktu widma.
    5. Obliczyć przesunięcie Brillouina i szerokość linii badanej próbki, pobierając odpowiednio położenie częstotliwości maksimum i pełnej szerokości w połowie maksimum dopasowania Lorentza.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Ryciny 2b i 3b przedstawiają typowe punktowe widma SBG próbek wody destylowanej oraz fantomów tkankowych w postaci emulsji lipidowej (z 2,25 zdarzeniami rozproszenia i współczynnikiem tłumienia 45 cm-1) zmierzone odpowiednio w czasie 10 ms i 10 ms. Dla porównania zmierzono widma SBG w czasie 10 s, co przedstawiono na Rycina 2a i 3a. W pomiarach tych komórka z oparami rubidu-85 była podgrzana do 90 °C w celu osł...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

System, pokazany na rysunku 1, został zaprojektowany tak, aby można go było zbudować na płytce stykowej o wymiarach 18 x 24 cale, którą można zamontować pionowo na stole optycznym, ułatwiając umieszczanie próbek o wodnistych kształtach. W związku z tym ważne jest, aby mocno dokręcić wszystkie elementy optyczne i mechaniczne oraz upewnić się, że wiązki pompy i sondy są współliniowe i koncentryczne z różnymi elementami przed oświetleniem próbki w geometrii pozaosiowej.

Trudności...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

IR jest wdzięczny Fundacji Azrieli za przyznanie stypendium doktoranckiego.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Głowica lasera diodowego sondy i kontrolerToptica PhotonicsSYST DL-100-DFBIlość: 1
Laser diodowy ze wzmocnieniem pompy i kontrolerToptica PhotonicsSYST TA-pro-DFBIlość: 1
stacja dokująca światłowodowa FC/APCToptica PhotonicsFiberDock Ilość: 3
Polaryzacja jednomodowa dużej mocy utrzymująca patchcord światłowodowy FC / APCToptica PhotonicsOE-000796Ilość: 1
Kolimacja światłowodowa FC / APC z regulowaną optyką kolimacyjnąToptica PhotonicsFiberOutIlość: 1
Stały kolimator światłowodowy FC / APCOZ OpticsHPUCO-33A-780-P-6.1-AS Ilość: 1
Rozdzielacz światłowodowy utrzymujący polaryzację jednomodową 33:67OZ OptykaFOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1Ilość: 1
Rozdzielacz światłowodowy jednomodowy utrzymujący polaryzację 50:50OZ OptykaFOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1Ilość: 1
f=25 mm, Ø 1/2" Achromatyczny dublet, Mocowanie z gwintem SM05, ARC: 650-1050 nmThorlabsAC127-025-B-MLIlość: 1
f=30 mm, Ø 1" Achromatyczny dublet, mocowanie z gwintem SM1, ARC: 650-1050 nmThorlabsAC254-30-B-MLIlość: 2
f=50 mm, Ø 1" Achromatyczny dublet, Mocowanie z gwintem SM1, ARC: 650-1050 nmThorlabsAC254-50-B-MLIlość: 1
f=100 mm, Ø 1" Achromatyczny dublet, Mocowanie z gwintem SM1, ARC: 650-1050 nmThorlabs AC254-100-B-MLIlość: 1
f=200 mm, Ø 1" Achromatyczny dublet, Mocowanie z gwintem SM1, ARC: 650-1050 nmThorlabs AC254-200-B-MLIlość: 1
Ø 1/2" Szerokopasmowe lustro dielektryczne, 750-1100 nmThorlabs BB05-E03Ilość: 4
i Oslash; 1 "Szerokopasmowe zwierciadło dielektryczne, 750-1100 nmThorlabs BB1-E03Ilość: 2
1" Polaryzacyjny sześcian rozdzielający wiązkę, 780 nmThorlabs PBS25-780Ilość: 1
i Oslash; Polaryzator liniowy 1" z oknami ochronnymi N-BK7, 600-1100 nmThorlabs LPNIRE100-BIlość: 1
Interferometr ścinający z płytą ścinaną o średnicy wiązki 1-3 mmThorlabsSI035Ilość: 1
6-osiowy kinematyczny uchwyt optyczny z blokadąThorlabs K6XSIlość: 4
Kompaktowa platforma pięcioosiowaThorlabs PY005Ilość: 1
Adapter do montażu na cokole do platformy 5-osiowejThorlabs PY005A2Ilość: 1
Polaris low drift & Oslash; Mocowanie lustra kinematycznego 1/2", 3 regulatoryThorlabs POLARIS-K05Ilość: 4
Mocowanie obiektywu do Ø Optyka 1"Thorlabs LMR1Ilość: 5
Adapter z zewnętrznymi gwintami SM1 i wewnętrznymi gwintami SM05, grubość 0,40"Thorlabs SM1A6TIlość: 1
Montaż obrotowy do Ø Optyka 1Thorlabs RSP1Ilość: 2
1" Mocowanie pryzmatyczne kinematyczneThorlabs KM100PMIlość: 1
Przysłona irysowa SM1 z podziałką aktywowana pierścieniemThorlabs SM1D12CIlość: 1
Przysłona tęczówki montowana na słupku, Ø Maksymalna apertura 12,0 mmThorlabsID12Ilość: 2
1/2 "stolik translacyjny ze standardowym mikrometremThorlabsMT1Ilość: 3
i Oslash; 1 "Słupek cokołu, 8-32 krany, L = 1"ThorlabsRS1P8EIlość: 1
i Oslash; 1 "Słupek cokołu, 8-32 krany, L = 1,5"ThorlabsRS1.5P8EIlość: 2
i Oslash; 1" Słupek cokołu, 8-32 krany, L = 2"ThorlabsRS2P8EIlość: 4
Ø 1 "Słupek cokołu, 8-32 krany, L = 2,5"ThorlabsRS2.5P8EIlość: 1
i Oslash; 1" Słupek cokołu, 8-32 krany, L = 3"ThorlabsRS3P8EIlość: 4
Krótki widelec zaciskowyThorlabsCF125Ilość: 12
Podstawa montażowaThorlabsBA1SIlość: 8
Duży zacisk V-Clamp z ramieniem zaciskowym PM4, długość 2,5", ImperialThorlabsVC3CIlość: 1
Ø 1/2" Uchwyt na słupek, śruba skrzydełkowa z blokadą sześciokątną, L = 1"ThorlabsPH1Ilość: 2
Ø 1/2" Uchwyt na słupek, śruba skrzydełkowa z blokadą sześciokątną, L = 1,5ThorlabsPH1,5Ilość: 2
Ø 1/2" Uchwyt na słupek, śruba skrzydełkowa z blokadą sześciokątną, L = 2"ThorlabsPH2Ilość: 6
Ø 1/2" Słupek optyczny, SS, śruba dociskowa 8-32, kran 1/4"-20, L = 1"ThorlabsTR1Ilość: 2
Ø Słupek optyczny 1/2", SS, śruba dociskowa 8-32, gwintownik 1/4"-20, L = 1,5"ThorlabsTR1,5Ilość: 2
Ø 1/2" Słupek optyczny, SS, śruba dociskowa 8-32, kran 1/4"-20, L = 2"ThorlabsTR2Ilość: 6
Aluminiowa płytka stykowa 18" x 24" x 1/2", 1/4"-20 kranówThorlabsMB1824Ilość: 1
12" Wspornik pionowy do płytek stykowych, 1/4"-20 otworów, 1 sztukaThorlabsVB01Ilość: 2
Fotodioda Si, 40 ns Czas narastania, 400 - 1100 nm, obszar aktywny 10 mm x 10 mmThorlabs FDS1010Ilość: 1
Waveplate, zero rzędu, 1/4 fali 780nmOptyka wieżowaZ-17.5-A-.250-B-780Ilość: 2
Waveplate, rząd zerowy, 1/2 fali 780nmOptyka wieżyZ-17.5-A-.500-B-780Ilość: 1
Ultraszybki fotodetektor sprzężony z włóknemNewport1434Ilość: 1
Gimbal montaż optyczny NewportU100-G2H ULTIMAIlość: 3
stoliki liniowe o zasięgu 25 mmNewport  M-423 Ilość: 1
Zamykany mikrometr różnicowy, gruby 25 mm, drobny 0,2 mm, obciążenie 11 funtówNewport  DM-25LIlość: 1
XYZ Stopień liniowy silnikaStosowane oprzyrządowanie naukoweLS-50Ilość: 3-stopniowy
kontrolerZastosowane oprzyrządowanie naukoweMS-2000Ilość: 1
Uchwyt na próbkęDomowaniestandardowa: 1
Cela spektroskopii topionej krzemionki rubidu 85 z płaskimi oknami pokrytymi AR, długość 150 mm, średnica 25 mmFotonika TechnologieSC-RB85-25x150-Q-ARIlość: 1
Podkładka termoprzewodząca 300 mm x 300 mmARKUSZ BERGQUISTQ3AC 300MMX300MMIlość: 1
Taśma grzewcza 0,15 mm x 2,5  mm x 5 m, 4,29  W/mKANTHAL8908271Ilość: 1
Taśma politetrafluoroetylenowa 1/2'' x 12 mTaśma teflonowaR.G.DIlość: 1
Odblaskowy filtr pasmowo-przepustowy BraggaOptiGrateSPC-780Ilość: 1
Modulator optyczny aousto o wysokiej częstotliwościGooch i Housego15210Ilość: 1
modulator optyczny Aousto Sterownik RF, częstotliwość: 210 MHz Gooch i HousegoMHP210-1ADS2-A1Ilość: 1
wzmacniacz blokujący o wysokiej częstotliwości Stanford Research SystemsSR844Ilość: 1
Licznik częstotliwościMatryca fazowaEIP 578BIlość: 1
Generator funkcji arbitralnychTektronixAFG2021Ilość: 2
Moduł akwizycji danych (DAQ)National InstrumentsNI USB-6212 BNCIlość: 1
Oprogramowanie do akwizycji danych (DAQ) National InstrumentsLabVIEW 2014Ilość: 1
Regulowany zasilacz DC  podwójny 0-30V 5AMEILIMCH-305D-iiIlość: 1
TermoparaMRCTP-01Ilość: 1
TermometrMRCTM-5007Ilość: 1
Koncentryczny filtr dolnoprzepustowy DC-1,9 MHzMini obwodyBLP-1,9Ilość: 1
20% emulsja lipidowaSigma-AldrichI141-100mlIlość: 1
okrągła szklanka o średnicy 25 mm gruba:1 #Menzel Glaser150285Ilość: 1
Oprogramowanie obliczeniowe MathWorksMATLAB 2015a
" " ilość +

Bibliografia

  1. Koski, K. J., Akhenblit, P., McKiernan, K., Yarger, J. L. Non-invasive determination of the complete elastic moduli of spider silks. Nat. Mater. 12 (3), 262-267 (2013).
  2. Palombo, F., Madami, M., Stone, N., Fioretto, D. Mechanical mapping with chemical specificity by confocal Brillouin and Raman microscopy. Analyst. 139 (4), 729-733 (2014).
  3. Scarcelli, G., Yun, S. H. In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye. Opt. Exp. 20 (8), 9197-9202 (2012).
  4. Scarcelli, G., et al. Noncontact three-dimensional mapping of intracellular hydromechanical properties by Brillouin microscopy. Nat. Methods. 12 (12), 1132-1134 (2015).
  5. Traverso, A. J., Thompson, J. V., Steelman, Z. A., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. Dual Raman-Brillouin microscope for chemical and mechanical characterization and imaging. Anal. Chem. 87 (15), 7519-7523 (2015).
  6. Antonacci, G., Foreman, M. R., Paterson, C., Török, P. Spectral broadening in Brillouin imaging. Appl. Phys. Lett. 103 (22), 221105(2013).
  7. Antonacci, G., et al. Quantification of plaque stiffness by Brillouin microscopy in experimental thin cap fibroatheroma. J. R. Soc. Interface. 12 (112), 20150483(2015).
  8. Grubbs, W. T., MacPhail, R. A. High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer. Rev. Sci. Instrum. 65 (1), 34-41 (1994).
  9. Ballmann, C. W., Thompson, J. V., Traverso, A. J., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. Stimulated Brillouin scattering microscopic imaging. Sci Rep. 5, 18139(2015).
  10. Remer, I., Bilenca, A. Background-free Brillouin spectroscopy in scattering media at 780 nm via stimulated Brillouin scattering. Opt. Lett. 41 (5), 926-929 (2016).
  11. Remer, I., Bilenca, A. High-speed stimulated Brillouin scattering spectroscopy at 780 nm. APL Photonics. 1 (6), 061301(2016).
  12. She, C. Y., Moosmüller, H., Herring, G. C. Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements. Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).
  13. Fiore, A., Zhang, j, Peng Shao,, Yun, S. H., Scarcelli, G. High-extinction virtually imaged phased array-based Brillouin spectroscopy of turbid biological media. Appl. Phys. Lett. 108 (20), 203701(2016).
  14. Taking a Measurement with Your Computer. , Available from: http://www.ni.com/webcast/1673/en (2014).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

spektrometr Brillouinalasery ciągłefiltr z par rubiduwzmacniacz synchronicznywidma wzmocnienia Brillouinapomiar przesunięcia Brillouinarozdzielczość spektralnaanaliza Brillouinamateriały miękkie
Szybki spektrometr rozpraszania Brillouina stymulowany falami ciągłymi do analizy materiałów
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.