Um método é apresentado para construir um laser de fibra de femtosegundo personalizado de baixo custo e bloqueado pelo modo para aplicações potenciais em microscopia multifoton, endoscopia e fotomedicina. Este laser é construído usando peças comercialmente disponíveis e técnicas básicas de emenda.
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Artigo de método
Fabricação personalizada de baixo custo e operação bloqueada pelo modo de um laser de fibra femtosecond de dispersão normal para microscopia multifoton
Neste artigo
Resumo
Resumo
Um protocolo é apresentado para construir um laser de fibra de femtosegundo (femtosecond) de baixo custo personalizado. Este laser de fibra com dopado de ytterbium (ANDi) é construído completamente usando peças comercialmente disponíveis, incluindo US$ 8.000 em componentes a laser de fibra óptica e bomba, além de US$ 4.800 em componentes ópticos padrão e acessórios extra-cavidade. Pesquisadores novos para a fabricação de dispositivos de fibra óptica também podem considerar investir em equipamentos básicos de emenda de fibra e caracterização de pulso a laser (~$63,000). Importante para a operação ideal do laser, os métodos para verificar o desempenho modo-fechado verdadeiro contra aparente (parcial ou ruído-como) são apresentados. Este sistema atinge 70 fs duração do pulso com um comprimento de onda central de aproximadamente 1.070 nm e uma taxa de repetição do pulso de 31 MHz. Este laser de fibra exibe o desempenho máximo que pode ser obtido para um sistema laser de fibra facilmente montado, o que torna este projeto ideal para laboratórios de pesquisa com o objetivo de desenvolver tecnologias laser fs compactas e portáteis que permitem novas implementações de microscopia multifoto clínica e cirurgia fs.
Introdução
Os lasers pulsados do femtosecond (fs) do estado contínuo são amplamente usados para a microscopia e a pesquisa biológica. Um exemplo típico é o uso de microscopia de fluorescência de excitação multifoton (MPE), onde a alta potência de pico e a baixa potência média são desejadas para facilitar o processo de MPE, minimizando os mecanismos de danos fotográficos. Muitos lasers de estado sólido de alto desempenho estão disponíveis comercialmente, e quando combinados com um oscilador paramétrico óptico (OPO), o comprimento de onda laser pode ser ajustado ao longo de uma ampla gama1. Por exemplo, os sistemas oscilador-OPO comerciais geram durações de....
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Protocolo
1. Emendafibras de modo único (SMF)
NOTA: A Seção 1 consiste em etapas gerais para emendar SMFs. Esta é uma etapa não-essencial, mas recomendada, para praticar emendas da fibra usando a fibra barata. Esta etapa garante o desempenho adequado do equipamento de emenda antes de usar materiais de fibra óptica mais valiosos.
- Cleave a primeira fibra.
- Tira aproximadamente 30 milímetros da fibra com uma ferramenta de descascamento de fibra. Para fibras frágeis (por exemplo, fibras revestidas duplas), uma lâmina de barbear pode ser usada para descascar cuidadosamente o buffer.
- Use tecido sem fiapos com etanol ou isopropan....
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Resultados
É fundamental verificar a operação bloqueada pelo modo após a conclusão dos procedimentos de fabricação de laser de fibra. Assinaturas de geração de pulso fs ideal e estabilidade laser são as seguintes: Primeiro, o pulso de saída pode ser suficientemente caracterizado pela instrumentação delineada na etapa 6. A saída do espectro de pulso do oscilador de laser deve ser centrada perto de 1.070 nm com a característica orelha-gato ou forma do Batman que indica o bloqueio do modo, como previst.......
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Discussão
Os protocolos descritos aqui sintetizam know-how e experiência que têm sido prática comum no laboratório de física laser por décadas, mas que é freqüentemente desconhecido para muitos pesquisadores biomédicos. Este trabalho tenta tornar esta tecnologia laser de fibra ultrarrápida mais acessível à comunidade em geral. O projeto do laser da fibra de ANDi é bem-estabelecido, como desenvolvido primeiramente em trabalhos seminais por Sábio e por colegas3. No entanto, as implementações dessa tecnologia .......
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Divulgações
Os autores não declaram interesses concorrentes.
Agradecimentos
Agradecemos aos Drs. E. Cronin-Furman e M. Weitzman (Olympus Corporation do Americas Scientific Solutions Group) pela assistência na aquisição de imagens. Este trabalho foi apoiado pelo National Institutes of Health Grant K22CA181611 (para B.Q.S.) e pela Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Smith Family Award for Excellence in Biomedical Research (para B.Q.S.).
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Adaptadores, espelhos, postes, montagens e estágio de translação (optomecânica) | Thorlabs | TR6-P5 (3x), AD12NT (2x), PFSQ20-03-M01, PFSQ05-03-M01, KMS, KM100C, KM100CL, KM200S, LT1, LT101, UPH2-P5, UPH3-P5 (2x) | Componentes ópticos padrão |
| Cutelo de fibra óptica avançado | AFL | CT-100 | |
| Autocorrelacionador | Femtochrome | FR-103XL/IR/FA/CDA | |
| Montagem do divisor de feixes | Thorlabs | BSH1/M | |
| Splicer de fusão de fábrica | AFL | FSM-100P | |
| Colimadores de fibra | OZ Optics (Canadá) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 3x |
| Detector de fotodiodo de alta velocidade acoplado a fibra | Thorlabs | DET08CFC | |
| Isolador de espaço livre | Thorlabs | IO-5-1050-HP | |
| Isolador de espaço livre | Thorlabs | IO-3D-1050-VLP | |
| Meia placa de onda | Union Optics (China | )WPZ2312 | 2x |
| Módulo de bomba de fibra multimodo de alta potência | Gauss Lasers (China) | Bomba-MM-976-10 | |
| Bomba de alta potência e combinador de sinal | ITF Technology (Canadá) | MMC02112DF1 | |
| Gel de correspondência de índice | Thorlabs | G608N3 | |
| Analisador de espectro óptico | Keysight | Agilent 70951B | |
| Osciloscópio | Keysight | Agilent 54845A | |
| Fibra dupla passiva (5/130 μ m) | Tecnologia ITF (Canadá) | MMC02112DF1 | 3m, Incluído com combinador |
| Divisor de feixe polarizador | Thorlabs | PBS253 | |
| Placas de onda de um quarto | Union Optics (China | )WPZ4312 | 2x |
| Placa de filtro birrefringente de quartzo | Newlight (Canadá) | BIR1060 | |
| Analisador de espectro de RF | Tektronix | RSA306B | |
| Fibra monomodo (6/125 μ m) | OZ Optics (Canadá) | LPC-08-1064-6/125-S-1.6-7.5AS-60-X-1-2-HPC | 1m, Incluído com colimadores |
| Acoplador de fibra monomodo | AFW (Austrália) | FOSC-2-64-30-L-1-H64-2 | |
| Grade de difração de transmissão 1 | LightSmyth | T-1000-1040-3212-94 | Para compressor |
| Grade de difração de transmissão 2 | LightSmyth | T-1000-1040-60x12.3-94 | Para compressor |
| Montagem de rotação de placa de onda | Thorlabs | RSP1 / M | 4x |
| fibra dupla revestida de modo único dopado com itérbio | Thorlabs | YB1200-6 / 125DC | 3m |
Referências
- Savage, N. Optical parametric oscillators. Nature Photonics. 4, 124(2010).
- Xu, C., Wise, F. Recent advances in fibre lasers for nonlinear microscopy. Nature Photonics. 7, 875(2013).
- Kieu, K., Wise, F.
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Reimpressões e permissões
