Name: Tania, niestandardowa produkcja i działanie lasera femtosekundowego o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 48 s
Description: Poznaj metodę budowy taniego lasera femtosekundowego z włókna o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej. Technika ta wykorzystuje powszechnie dostępne komponenty i podstawowe techniki spawania, oferując kompaktowe i odporne na wibracje rozwiązanie dla badań biomedycznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy doktorom E. Cronin-Furmanowi i M. Weitzmanowi (Olympus Corporation of the Americas Scientific Solutions Group) za pomoc w pozyskiwaniu obrazów. Praca ta była wspierana przez National Institutes of Health Grant K22CA181611 (dla B.Q.S.) oraz Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Nagroda Rodziny Smithów za doskonałość w badaniach biomedycznych (dla B.Q.S.).

<ol><li>Savage, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+parametric+oscillators%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Optical parametric oscillators.</a> Nature Photonics. 4, 124(2010).</li>
<li>Xu, C., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+fibre+lasers+for+nonlinear+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Recent advances in fibre lasers for nonlinear microscopy.</a> Nature Photonics. 7, 875(2013).</li>
<li>Kieu, K., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-fiber+normal-dispersion+femtosecond+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">All-fiber normal-dispersion femtosecond laser.</a> Optics Express. 16, 11453-11458 (2008).</li>
<li>Fekete, J., Cserteg, A., Szipőocs, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-fiber+all-normal+dispersion+ytterbium+ring+oscillator%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">All-fiber all-normal dispersion ytterbium ring oscillator.</a> Laser Physics Letters. 6, 49-53 (2009).</li>
<li>Krolopp, Á, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+nonlinear+microscope+system+comprising+a+2+MHz+repetition+rate%2C+mode-locked+Yb-fiber+laser+for+in+vivo+biomedical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld nonlinear microscope system comprising a 2 MHz repetition rate, mode-locked Yb-fiber laser for in vivo biomedical imaging.</a> Biomedical Optics Express. 7, 3531-3542 (2016).</li>
<li>Fermann, M. E., Hartl, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+fibre+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photonics%22%5BJournal%5D)">Ultrafast fibre lasers.</a> Nature Photonics. 7, 868-874 (2013).</li>
<li>Szczepanek, J., Kardaś, T. M., Michalska, M., Radzewicz, C., Stepanenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+all-PM-fiber+laser+mode-locked+with+a+nonlinear+loop+mirror%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Simple all-PM-fiber laser mode-locked with a nonlinear loop mirror.</a> Optics Letters. 40, 3500-3503 (2015).</li>
<li>Bowen, P., Singh, H., Runge, A., Provo, R., Broderick, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mode-locked+femtosecond+all-normal+all-PM+Yb-doped+fiber+laser+at+1060+nm%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Communications%22%5BJournal%5D)">Mode-locked femtosecond all-normal all-PM Yb-doped fiber laser at 1060 nm.</a> Optics Communications. 364, 181-184 (2016).</li>
<li>Chong, A., Buckley, J., Renninger, W., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-normal-dispersion+femtosecond+fiber+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">All-normal-dispersion femtosecond fiber laser.</a> Optics Express. 14, 10095-10100 (2006).</li>
<li>Kieu, K., Renninger, W., Chong, A., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-100+fs+pulses+at+watt-level+powers+from+a+dissipative-soliton+fiber+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Sub-100 fs pulses at watt-level powers from a dissipative-soliton fiber laser.</a> Optics Letters. 34, 593-595 (2009).</li>
<li>Wise, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+Fiber+Lasers+Based+on+Dissipative+Processes+for+Nonlinear+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Journal+of+Selected+Topics+in+Quantum+Electronics%22%5BJournal%5D)">Femtosecond Fiber Lasers Based on Dissipative Processes for Nonlinear Microscopy.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 18, 1412-1421 (2012).</li>
<li>Nielsen, C. K., Keiding, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-fiber+mode-locked+fiber+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">All-fiber mode-locked fiber laser.</a> Optics Letters. 32, 1474(2007).</li>
<li>Liu, Z., Ziegler, Z. M., Wright, L. G., Wise, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Megawatt+peak+power+from+a+Mamyshev+oscillator%5BTitle%5D)+AND+%22Optica%22%5BJournal%5D)">Megawatt peak power from a Mamyshev oscillator.</a> Optica. 4, 649-654 (2017).</li>
<li>Sidorenko, P., Fu, W., Wright, L. G., Olivier, M., Wise, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-seeded%2C+multi-megawatt%2C+Mamyshev+oscillator%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Self-seeded, multi-megawatt, Mamyshev oscillator.</a> Optics Letters. 43, 2672-2675 (2018).</li>
<li>Li, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-power+ultrafast+Yb%3Afiber+laser+frequency+combs+using+commercially+available+components+and+basic+fiber+tools%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">High-power ultrafast Yb:fiber laser frequency combs using commercially available components and basic fiber tools.</a> Review of Scientific Instruments. 87, 093114(2016).</li>
<li>Bale, B., Kieu, K., Kutz, J., Wise, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition+dynamics+for+multi-pulsing+in+mode-locked+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Transition dynamics for multi-pulsing in mode-locked lasers.</a> Optics Express. 17, 23137-23146 (2009).</li>
<li>Davoudzadeh, N., Ducourthial, G., Spring, B. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Custom+fabrication+and+mode-locked+operation+of+a+femtosecond+fiber+laser+for+multiphoton+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Custom fabrication and mode-locked operation of a femtosecond fiber laser for multiphoton microscopy.</a> Scientific Reports. 9, 4233(2019).</li>
<li>Renninger, W., Chong, A., Wise, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Area+theorem+and+energy+quantization+for+dissipative+optical+solitons%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Optical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Area theorem and energy quantization for dissipative optical solitons.</a> Journal of the Optical Society of America. 27, 1978-1982 (2010).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.

Przedstawione tutaj protokoły syntetyzują know-how i wiedzę specjalistyczną, które są powszechną praktyką w laboratoriach fizyki laserowej od dziesięcioleci, ale które często są nieznane wielu badaczom biomedycznym. Ta praca ma na celu uczynienie tej ultraszybkiej technologii lasera światłowodowego bardziej dostępną dla szerszej społeczności. Konstrukcja lasera światłowodowego ANDi jest dobrze ugruntowana, ponieważ po raz pierwszy została opracowana w przełomowych pracach Wise'a i współpracowników3</sup...

Półprzewodnikowe lasery impulsowe femtosekundowe (fs) są szeroko stosowane do mikroskopii i badań biologicznych. Jednym z typowych przykładów jest zastosowanie mikroskopii fluorescencyjnej z wzbudzeniem wielofotonowym (MPE), w której pożądana jest wysoka moc szczytowa i niska moc średnia, aby ułatwić proces MPE przy jednoczesnej minimalizacji mechanizmów fotouszkodzeń. Na rynku dostępnych jest wiele wysokowydajnych laserów na ciele stałym, a w połączeniu z optycznym oscylatorem parametrycznym (OPO) długość fali lasera można dostroić w szerokim zakresie1. Na przykład komercyjne systemy oscylatorów-OPO generują czas trwania impulsów <120 fs (zwykle z częstotliwością powtarzania impulsów 80 MHz) i średnią moc >1 W od 680 do 1,300 nm. Jednak koszt tych komercyjnych przestrajalnych systemów laserowych fs jest znaczny (200 000 > USD), a systemy półprzewodnikowe zazwyczaj wymagają chłodzenia wodą i nie są przenośne do zastosowań klinicznych.
Technologia ultrakrótkiego impulsowego lasera światłowodowego rozwinęła się w ciągu ostatnich kilku lat. Koszt komercyjnego impulsowego lasera światłowodowego fs jest zwykle znacznie niższy niż laserów na ciele stałym, aczkolwiek bez możliwości dostrajania szerokiej długości fali, jaką zapewniają wspomniane powyżej systemy półprzewodnikowe. Należy pamiętać, że lasery światłowodowe można w razie potrzeby sparować z OPO (tj. hybrydowymi systemami światłowodowo-półprzewodnikowymi). Duży stosunek powierzchni do objętości systemów laserów światłowodowych umożliwia wydajne chłodzenie powietrzem2. W związku z tym lasery światłowodowe są bardziej przenośne niż systemy półprzewodnikowe ze względu na stosunkowo niewielkie rozmiary i uproszczony system chłodzenia. Co więcej, splot fuzyjny komponentów światłowodowych zmniejsza złożoność systemu i dryf mechaniczny w przeciwieństwie do wyrównania elementów optycznych w wolnej przestrzeni tworzących urządzenia półprzewodnikowe. Wszystkie te cechy sprawiają, że lasery światłowodowe idealnie nadają się do zastosowań klinicznych. W rzeczywistości lasery światłowodowe zostały opracowane z myślą o pracy o niskich wymaganiach konserwacyjnych3,4,5, a lasery światłowodowe utrzymujące polaryzację (PM) są odporne na czynniki środowiskowe, w tym zmiany temperatury i wilgotności, a także drgania mechaniczne2,6,7,8.
Tutaj przedstawiono metodę budowy opłacalnego impulsowego lasera światłowodowego fs ANDi z dostępnymi na rynku częściami i standardowymi technikami łączenia światłowodów. Przedstawiono również metody charakteryzowania częstotliwości powtarzania impulsów, czasu trwania i koherencji (pełna blokada trybu). Powstały w ten sposób laser światłowodowy generuje impulsy z synchronizacją modów, które można skompresować do 70 fs z częstotliwością powtarzania 31 MHz i długością fali wyśrodkowaną na 1060 do 1,070 nm. Maksymalna moc wyjściowa z wnęki lasera wynosi około 1 W. Fizyka impulsów laserów światłowodowych ANDi elegancko wykorzystuje nieliniową ewolucję polaryzacji właściwą światłowodzie jako kluczowy składnik nasyconego absorbera 2,3,9,10,11. Oznacza to jednak, że projekt ANDi nie jest łatwy do wdrożenia przy użyciu światłowodu PM (chociaż zgłoszono implementację blokowania w trybie ANDi w całości ze światłowodem PM, aczkolwiek z niską mocą i czasem trwania impulsu ps12). W związku z tym stabilność środowiskowa wymaga znacznych prac inżynieryjnych. Projekty laserów światłowodowych nowej generacji, takie jak oscylator Mamyshev, mają potencjał, aby zapewnić pełną stabilność środowiska jako urządzenia światłowodowe składające się wyłącznie z PM, zdolne do zwiększenia o rząd wielkości energii impulsów wewnątrz wnęki, a także oferujące znaczne skrócenie czasu trwania impulsu, aby umożliwić aplikacje, które opierają się na szerokim widmie impulsów13,14. Niestandardowa produkcja tych innowacyjnych, nowych projektów laserów światłowodowych fs wymaga wiedzy i doświadczenia w łączeniu światłowodów.

<table><tbody><tr><td>Adaptery, lustra, słupki, mocowania i stolik translacyjny (optomechanika)</td><td>Thorlabs</td><td>TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x)</td><td>Standardowe komponenty optyczne</td></tr><tr><td>Zaawansowany obcinak światłowodowy</td><td>AFL</td><td>CT-100</td><td></td></tr><tr><td>Autokorelator</td><td>Femtochrom</td><td>FR-103XL/IR/FA/CDA</td><td></td></tr><tr><td>Mocowanie beamsplittera</td><td>Thorlabs</td><td>BSH1/M</td><td></td></tr><tr><td>Fabryczna spawarka fuzyjna</td><td>AFL</td><td>FSM-100P</td><td></td></tr><tr><td>Kolimatory światłowodowe</td><td>OZ Optics (Kanada)</td><td>LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC</td><td>3x</td></tr><tr><td>Sprzężony ze światłowodami, szybki detektor fotodiod</td><td>Thorlabs</td><td>DET08CFC</td><td></td></tr><tr><td>Izolator wolnej przestrzeni</td><td>Thorlabs</td><td>IO-5-1050-HP</td><td></td></tr><tr><td>Izolator wolnej przestrzeni</td><td>Thorlabs</td><td>IO-3D-1050-VLP</td><td></td></tr><tr><td>Półpłytka falowa</td><td>Union Optics (Chiny)</td><td>WPZ2312</td><td>2x</td></tr><tr><td>moduł pompy światłowodowej wielomodowej dużej mocy</td><td>Lasery Gaussa (Chiny)</td><td>Pompa-MM-976-10</td><td></td></tr><tr><td>Pompa dużej mocy i sumator sygnału</td><td>ITF Technology (Kanada)</td><td>MMC02112DF1</td><td></td></tr><tr><td>Żel pasujący do indeksu</td><td>Thorlabs</td><td>G608N3</td><td></td></tr><tr><td>Optyczny analizator widma</td><td>Keysight</td><td>Agilent 70951B</td><td></td></tr><tr><td>Oscyloskop</td><td>Keysight</td><td>Agilent 54845A Pasywne</td><td></td></tr><tr><td>włókno podwójnie platerowane (5/130 &mu; m)</td> <td>ITF Technology (Kanada) MMC02112DF1</td><td></td> <td>3 m, w zestawie z sumatorem</td></tr><tr><td>Polaryzacyjny rozdzielacz wiązki</td><td>Thorlabs</td><td>PBS253</td><td></td></tr><tr><td>Ćwierćfalowe płytki</td><td>Union Optics (Chiny) WPZ4312</td><td></td> <td>2x</td></tr><tr><td>kwarcowa dwójłomna płyta filtracyjna</td><td>Newlight (Kanada) BIR1060</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Analizator widma RF</td><td>Tektronix</td><td>RSA306B</td><td></td></tr><tr><td>Światłowód jednomodowy (6/125 &mu; m)</td> <td>OZ Optics (Kanada)</td> <td>LPC-08-1064-6 / 125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC</td><td>1m, W zestawie z kolimatorami</td></tr><tr><td>Jednomodowy łącznik światłowodowy</td><td>AFW (Australia)</td> <td>FOSC-2-64-30-L-1-H64-2</td><td></td></tr><tr><td>Krata dyfrakcyjna transmisyjna 1</td><td>LightSmyth</td><td>T-1000-1040-3212-94</td><td>Do sprężarki</td></tr><tr><td>Kratka dyfrakcyjna skrzyni biegów 2</td><td>LightSmyth</td><td>T-1000-1040-60x12.3-94</td><td>Do sprężarka</td></tr><tr><td>Uchwyt obrotowy waveplate</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1/M</td><td>4x</td></tr><tr><td>Włókno jednomodowe domieszkowane iterbem podwójnie platerowane</td><td>Thorlabs</td><td>YB1200-6 / 125DC</td><td>3m</td></tr></tbody></table>

tania, niestandardowa produkcja i działanie lasera femtosekundowego o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej

Low-cost Custom Fabrication and Mode-locked Operation of an All-normal-dispersion Femtosecond Fiber Laser for Multiphoton Microscopy

Przedstawiono protokół do budowy niestandardowego, taniego, ale wysokowydajnego femtosekundowego lasera światłowodowego (fs). Ten laser światłowodowy domieszkowany iterbem o całkowicie normalnej dyspersji (ANDi) jest zbudowany w całości przy użyciu dostępnych na rynku części, w tym komponentów lasera światłowodowego i pompowego o wartości 8,000 USD oraz standardowych komponentów optycznych i akcesoriów do zastosowań zewnętrznych. Naukowcy nowicjusze w produkcji urządzeń światłowodowych mogą również rozważyć zainwestowanie w podstawowy sprzęt do łączenia światłowodów i charakteryzacji impulsów laserowych (~ 63 000 USD). Dla optymalnej pracy lasera przedstawiono metody weryfikacji rzeczywistej i pozornej (częściowej lub podobnej do szumu) wydajności z blokadą trybu. System ten osiąga czas trwania impulsu 70 fs przy środkowej długości fali około 1,070 nm i częstotliwości powtarzania impulsów 31 MHz. Ten laser światłowodowy wykazuje najwyższą wydajność, jaką można uzyskać dla łatwego w montażu systemu lasera światłowodowego, co sprawia, że ten projekt jest idealny dla laboratoriów badawczych dążących do opracowania kompaktowych i przenośnych technologii laserowych FS, które umożliwiają nowe wdrożenia klinicznej mikroskopii wielofotonowej i chirurgii FS.

Kluczowe jest zweryfikowanie pracy w reżimie blokady modowej po zakończeniu procedur wykonania lasera światłowodowego. Sygnatury optymalnej generacji impulsów fs i stabilności lasera są następujące: Po pierwsze, impuls wyjściowy można w wystarczający sposób scharakteryzować za pomocą aparatury opisanej w kroku 6. Widmo impulsu z oscylatora laserowego powinno być centrowane w pobliżu 1,070 nm z charakterystycznym kształtem „kocich uszu” lub „Batmanem”, co wskazuje na blokadę modową zgodnie...

Przedstawiono metodę budowy niestandardowego, taniego, zsynchronizowanego w trybie femtosekundowego lasera światłowodowego do potencjalnych zastosowań w mikroskopii wielofotonowej, endoskopii i fotomedycynie. Ten laser jest zbudowany przy użyciu dostępnych na rynku części i podstawowych technik łączenia.

Tania, niestandardowa produkcja i działanie lasera femtosekundowego o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped ...

Lasery impulsowe femtosekundowe mają szerokie zastosowanie w wielofotonowej miskroskopii. Protokół ten można wykorzystać do wytworzenia femtosekundowego, całkowicie normalnego dyspersyjnego lasera światłowodowego, który jest kompaktowy, wytrzymały i niedrogi. W porównaniu z komercyjnymi ultraszybkimi laserami na ciele stałym, laser wyprodukowany w tej technice kosztuje znacznie mniej, ponieważ składa się tylko z dostępnych na rynku części.Ponadto lasery światłowodowe nie wymagają chłodzenia wodą, więc rozmiar systemu jest mniejszy. Wreszcie, co nie mniej ważne, elementy światłowodowe nie wymagają wyrównania, co sprawia, że system jest odporny na wibracje. W przeciwieństwie do dostępnych na rynku systemów, laser ten nie posiada osłony blokującej niechciane wiązki.Do montażu i obsługi lasera potrzebny jest doświadczony personel. Niektóre eksperymenty wydają się być niepowtarzalne, ponieważ jest bardzo prawdopodobne, że pominą niektóre nienazwane szczegóły podczas wykonywania pisemnych instrukcji. W pokazie wideo widzowie niczego nie przegapią.Zacznij od spawania światłowodów jednomodowych lub SMF, aby zapewnić prawidłowe działanie sprzętu do spawania, zanim zostaną użyte bardziej wartościowe materiały światłowodowe. Usuń około 30 milimetrów włókna za pomocą narzędzia do usuwania izolacji. W przypadku pracy z delikatnymi włóknami można użyć żyletki, aby ostrożnie odkleić bufor.Użyj niestrzępiącej się chusteczki z etanolem lub izopropanolem, aby wyczyścić pozbawione włókna. Brzęczący dźwięk podczas wycierania wskazuje, że włókno jest wystarczająco czyste. Następnie umieść uchwyt na włókno na obcinaczu włókien i upewnij się, że ostrze, zacisk włókna tasaka i uchwyt na włókno są czyste.Ostrożnie załaduj włókno do uchwytu włókna, pozostawiając około 25 milimetrów pozbawionego czystego włókna na wolnym końcu tasaka, aby zacisnąć. Delikatnie zamknij zacisk z włókna na tasaku. Aby uniknąć nadmiernego naprężenia włókna, ponownie otwórz i zamknij zacisk.Naciśnij przycisk Wytnij, a tasak automatycznie przetnie włókno. Użyj pęsety z zaokrąglonymi końcówkami z tworzywa sztucznego, aby przesunąć kawałek wycięty z włókna do pojemnika na ostre odpady i przenieś uchwyt włókna do spawarki. Powtórz procedurę, aby rozciąć drugie włókno.Dwa włókna, które mają być ze sobą połączone, powinny mieć rozszczepione końce naprzeciwko siebie przez uchwyty włókien w spawarce do włókien. Zamknij pokrywę spawarki i ustaw parametry, takie jak średnica rdzenia, średnica pola trybu i średnica okładziny. Ustaw metodę wyrównywania na Okładzinę, naciśnij przycisk Ustaw, a spawarka wyrówna się automatycznie.Naciskaj przycisk Set przy każdym zatrzymaniu, aby potwierdzić jakość wyrównania. Spawanie zostanie wykonane automatycznie. Sprawdź jakość spawu, korzystając z kontroli jakości spawarki, a także widoku z kamery w regionie.Dobry splot ma jednolitą granicę okładziny i jednolitą jasność wzdłuż włókna, tak że nie jest widoczne połączenie spawu. Następnie otwórz pokrywę spawarki i jeden z uchwytów światłowodów. Opcjonalnie można dodać tuleję światłowodową w celu ochrony spawu, a grzałka spawarki może być użyta do uformowania tulei na włóknie.Połącz wyjście sumatora z aktywnym włóknem domieszkowanym iterbem. Postępuj zgodnie z wcześniej opisaną procedurą, aby rozszczepić włókno wyjściowe sumatora. Ze względu na kształt okładziny, włókno aktywne należy najpierw rozciąć i splótć kawałkiem włókna jednomodowego, które później zostanie usunięte.Przetnij światłowód jednomodowy około dwóch centymetrów od punktu łączenia za pomocą przecinaka do drutu. Następnie usuń całą długość światłowodu jednomodowego i 0,5 centymetra światłowodu aktywnego, co pozostawi aktywne włókno pokryte dwoma centymetrami bezbuforowego światłowodu jednomodowego. Załaduj aktywne włókno do tasaka, upewniając się, że tylko włókno jednomodowe jest zaciśnięte przez zacisk światłowodowy.Od tego momentu postępuj zgodnie z opisaną wcześniej procedurą rozszczepiania i łączenia włókna. Bezpieczeństwo jest najwyższym priorytetem. Pamiętaj, aby umieścić każdy kawałek włókna w pudełku na ostre przedmioty.Ponadto laserowe okulary ochronne powinny być ostrzegane za każdym razem, gdy pompa pracuje. Włącz oscyloskop i ustaw przyrząd w tryb sprzężenia AC z poziomem wyzwalania ustawionym na 30 miliwoltów. Przenieś światłowód wejściowy fotodiody analizatora widma optycznego na wejście monochromatyczne i ustaw urządzenie w tryb OSA.Następnie zablokuj fazę lasera, regulując płytki falowe. Obróć płytę ćwierćfalową 2 o kilka stopni do przodu iz powrotem. Widmo z blokadą modów składa się z dwóch stabilnych pików z plateau między nimi.W międzyczasie obserwuj stabilny ciąg impulsów na oscyloskopie. Jeśli widmo blokujące tryb nie jest obserwowane, obróć płytkę ćwierćfalową 1 o kilka stopni w jednym kierunku i powtórz poprzedni krok. Jeśli widmo nadal nie jest obserwowane, obróć filtr dwójłomny o kilka stopni i powtórz proces.Działanie z blokadą trybu zostało zweryfikowane po zakończeniu produkcji lasera światłowodowego. Widmo impulsów wyjściowych z oscylatora laserowego było wyśrodkowane w pobliżu 1070 nanometrów z charakterystycznym kształtem ucha kota, który wskazuje na blokowanie trybu zgodnie z przewidywaniami symulacji numerycznej. W celu dalszej diagnostyki pod kątem blokowania modów, czas trwania impulsu i widma mocy powtarzania impulsu zostały zmierzone odpowiednio za pomocą autokorelatora i analizatora widma częstotliwości radiowych.Zmierzono czas trwania impulsu wynoszący 70 femtosekund. Stabilność impulsów testowano poprzez ciągłe monitorowanie średniej mocy wyjściowej i widma impulsów. Gdy zestaw laserowy został zamontowany na pływającym stole optycznym z tłumieniem drgań, dryft mocy wynosił mniej niż 3,5% w ciągu 24 godzin bez aktywnego chłodzenia.Po zweryfikowaniu blokady trybu, wydajność obrazowania została przetestowana przy użyciu prostych celów testowych i próbek biologicznych. Fluorescencję mierzono podczas regulacji mocy impulsu, która sprawdzała, czy sygnał jest kwadratowo zależny od mocy lasera dostarczanego do płaszczyzny próbki. Barwione i niebarwione próbki biologiczne zostały zobrazowane za pomocą specjalnie zbudowanego lasera światłowodowego.W ramach dodatkowej weryfikacji wzbudzenia dwufotonowego zebrano obrazy hiperspektralne wielokolorowych mikrosfer fluorescencyjnych z obrazami wykonanymi przez wzbudzenie liniowe za pomocą komercyjnych laserów diodowych. Na koniec porównano znormalizowane widma zielonych i czerwonych koralików wzbudzonych przez laser diodowy w porównaniu z niestandardowym laserem światłowodowym FS. Komponent wolnej przestrzeni można zastąpić odpowiednimi częściami światłowodowymi, co może jeszcze bardziej zwiększyć wytrzymałość i mobilność.System składający się w całości z włókien można umieścić na wózku do scenariuszy klinicznych. Komponent wolnej przestrzeni można zastąpić odpowiednimi częściami światłowodowymi, co może jeszcze bardziej zwiększyć wytrzymałość i mobilność. System składający się w całości z włókien można umieścić na wózku do scenariuszy klinicznych.Wpływ tej technologii jest kwestią otwartą. Przewidujemy, że zapewni to naukowcom nowy dostęp do technologii lasera femtosekundowego i umożliwi im opracowanie nowych publikacji.

low-cost-custom-fabrication-mode-locked-operation-an-all-normal

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Bezpośredni zapis laserem femtosekundowym jest często wykorzystywany do tworzenia trójwymiarowych (3D) wzorów w polimerach i szkle. Jednakże formowanie metali w 3D wciąż stanowi wyzwanie. Opisujemy metodę wytwarzania nanostruktur srebrnych osadzonych w matrycy polimerowej przy użyciu lasera femtosekundowego o długości fali 800 nm.

Metoda wytwarzania rozłącznych nanostruktur srebrowych w 3D

Przedstawiono dostosowane techniki opracowane w naszym laboratorium do budowy mikrofalowych systemów fotonicznych opartych na rezonatorach o ultra-wysokim Q w trybie galerii szeptów. Protokoły uzyskiwania i charakteryzowania tych rezonatorów są szczegółowo opisane i podano wyjaśnienie niektórych z ich zastosowań w fotonice mikrofalowej.

Mikrofalowe systemy fotoniczne oparte na rezonatorach z galerią szeptów

Rozwijamy i charakteryzujemy nieuporządkowany światłowód polimerowy, który wykorzystuje poprzeczną lokalizację Andersona jako nowatorski mechanizm falowody. To mikrostrukturalne włókno może transportować małą zlokalizowaną wiązkę o promieniu porównywalnym z promieniem wiązki konwencjonalnych światłowodów.

Wytwarzanie i charakterystyka nieuporządkowanych światłowodów polimerowych do poprzecznej lokalizacji światła Andersona

Referencyjna technika interferometryczna, która ma na celu usuwanie niepożądanych zakłóceń laserowych dla nanodetekcji, jest wykorzystywana do sondowania mikrownęk czynnikowych o ultra wysokiej jakości. Instrukcje dotyczące montażu, konfiguracji i pozyskiwania danych są dostarczane wraz z procesem pomiaru w celu określenia współczynnika jakości gniazda.

Implementacja interferometru referencyjnego do nanodetekcji

Parametryczne wzbudzenia optomechaniczne zostały ostatnio eksperymentalnie zademonstrowane w mikroprzepływowych rezonatorach optomechanicznych za pomocą ciśnienia promieniowania optycznego i stymulowanego rozpraszania Brillouina. W artykule opisano wytwarzanie tych rezonatorów mikroprzepływowych wraz z metodologiami generowania i weryfikacji oscylacji optomechanicznych.

Produkcja i testowanie mikroprzepływowych oscylatorów optomechanicznych

Przedstawiono protokół do wykrywania i automatyzacji blokowania trybu w wstępnie dostosowanym laserze światłowodowym o rotacji polaryzacji nieliniowej. Wykrycie nagłej zmiany stanu polaryzacji wyjścia w przypadku wystąpienia blokady trybu służy do nakazania wyrównania regulatora polaryzacji wewnątrz wnęki w celu znalezienia warunków blokowania trybu.

Automatyzacja blokowania trybów w laserze światłowodowym z rotacją polaryzacji nieliniowej poprzez pomiary polaryzacji wyjściowej

Przedstawiamy protokół wytwarzania wnęk kryształów fotonicznych 1D na włóknach krzemionkowych o średnicy podfalowej (nanowłókna optyczne) za pomocą ablacji indukowanej laserem femtosekundowym.

Wytwarzanie 1-D fotonicznej wnęki kryształu na nanowłóknie za pomocą ablacji indukowanej laserem femtosekundowym

Impulsy femtosekundowe światła laserowego o wysokiej intensywności mogą przechodzić cykle samoogniskowania Kerra i rozogniskowania plazmowego, rozchodząc intensywną wiązkę o średnicy poniżej milimetra na duże odległości. Opisujemy technikę generowania i wykorzystywania tych włókien do wykonywania zdalnego obrazowania i wykrywania poza klasycznymi granicami dyfrakcyjnymi optyki liniowej.

Filamenty laserów femtosekundowych do stosowania w obrazowaniu o ograniczonej subdyfrakcji i teledetekcji

Tutaj prezentujemy praktyczny przewodnik budowania zintegrowanego systemu mikroskopowego, który łączy konwencjonalne obrazowanie epi-fluorescencyjne, obrazowanie superrozdzielcze oparte na detekcji pojedynczej cząsteczki oraz wielokolorowe wykrywanie pojedynczych molekuł, w tym obrazowanie transferu energii rezonansu fluorescencji pojedynczej, w jeden zestaw w opłacalny sposób.

Prowadzenie wielu trybów obrazowania za pomocą jednego mikroskopu fluorescencyjnego

Ten protokół opisuje budowę taniego, dyskretnego, sprzężonego światłowodami i z przestrzenią powietrzną etalonowego Fabry'ego-Perota z różnymi zastosowaniami, takimi jak spektroskopia gazów śladowych. Produkcja jest możliwa w każdym obiekcie, w którym dostępny jest standardowy optyczny sprzęt laboratoryjny.

Wytwarzanie taniego, sprzężonego z włóknami i rozmieszczonego powietrznie etalonu Fabry-Pérot

Poznaj metodę budowy taniego lasera femtosekundowego z włókna o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej. Technika ta wykorzystuje powszechnie dostępne komponenty i podstawowe techniki spawania, oferując kompaktowe i odporne na wibracje rozwiązanie dla badań biomedycznych.

Tania, niestandardowa produkcja i działanie lasera femtosekundowego o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej (Wideo) | JoVE Journal

Tania, niestandardowa produkcja i działanie lasera femtosekundowego o całkowicie normalnej dyspersji do mikroskopii wielofotonowej

Przeglądaj więcej filmów