Строительство микроскопа высокого разрешения с обычными и голографические оптические возможности отлова

В этой процедуре обычная и голографическая оптическая линия захвата собираются и выравниваются Для этого сначала измерьте места расположения оптических компонентов, а затем надежно закрепите компоненты в своих местах. Затем выровняйте оптику, чтобы обеспечить треппинг. Заключительным этапом является блокирование луча TED от голографического зеркала.

В конечном счете, готовая система позволяет одновременно осуществлять голографический и обычный треппинг. Основное преимущество этого метода перед существующими методами, такими как обычный захват, заключается в том, что он позволяет одновременно позиционировать несколько преломляющих объектов в трех измерениях и быстро манипулировать объектами. Как правило, люди, плохо знакомые с этим методом, будут испытывать трудности, потому что дизайн, компоновка и выравнивание могут быть сложными.

Отправной точкой этого видео является оптическая скамья с микроскопом для создания оптической ловушки на 980 нанометрах. Начните с одного из легкодоступных лазерных диодов с этой длиной волны. Используйте наклонный лазер с поляризацией, сохраняя одномодовое волокно известного диаметра модового поля.

Волокно должно быть достаточно длинным, чтобы действовать как фильтр мод, и должно быть оканчиваться разъемом оптоволоконного канала с разъемом FCPC или разъемом F-C-A-P-C. С одномодовым оптическим волокном следует обращаться осторожно, следует избегать скручиваний. Закрепите лазерный диод и крепление, позволяющее контролировать мощность и температуру.

Крепление должно быть непосредственно прикреплено к оптической скамье для максимального пассивного отвода тепла. Далее установите оптоволоконный разъем на пучковую оптику. Убедитесь, что выбранный оптоволоконный порт совпадает с диаметром модового поля диода.

С помощью волокна пигтейл адаптер крепится к оптическому столу на достаточном расстоянии от микроскопа, чтобы обеспечить возможность расширения маршрута луча и размещения других компонентов. Цвета стержней могут использоваться для фиксации расстояния между линзами для надежного повторяемого позиционирования. Отрегулируйте оптоволоконный порт для обеспечения равномерного расхода луча на расстояниях, сравнимых с общей траекторией луча до микроскопа.

На пути лазерного луча DDE есть пять зеркал. Начиная с лазера dde, есть два зеркала для направления его выхода в корпус микроскопа. Луч также должен проходить через дихроичное зеркало, что позволяет без ухудшения пропускать луч лазерного диода под углом 45 градусов к углу падения.

Наконец, два дополнительных короткопроходных зеркала, которые пропускают видимый свет, но отражают в ближнем инфракрасном диапазоне и выше. Направляйте луч внутрь и из микроскопа. Бесконечное пространство одно находится внутри корпуса микроскопа для регулировки зеркал, снятия объектива микроскопа.

Используйте зеркала и инфракрасную карту просмотра для направления луча через отверстие на этапе установки объектива. Если луч смещен от центра, отрегулируйте зеркала, чтобы зафиксировать юстировку так, чтобы луч находился в центре. При установке объективов система каркаса может привести к жесткой сборке.

Штангенциркуль можно использовать для предварительного измерения расстояния между линзами вдоль стержней каркаса перед установкой. Временно установите на место объектива красную лазерную указку со специальным адаптером так, чтобы ее луч находился вдоль оптической оси микроскопа. Используйте видимый луч лазерной указки для размещения и приблизительного выравнивания расширителя луча 980 нанометров.

В этой установке используются объективы с фокусным расстоянием 60 миллиметров и 125 миллиметров в расположении кири, чтобы примерно удвоить талию луча. Затем установите 980-нанометровые рулевые линзы, используя здесь стрелочный луч в качестве ориентира. Каждый объектив имеет крепление с фокусным расстоянием 60 миллиметров, первый объектив на пути луча на прецизионном каскаде X, Y, Z с диапазоном хода не менее полудюйма для обеспечения управления лучом.

Теперь второй объектив можно расположить так, чтобы он был расположен в соотношении один к одному с первым объективом. Этот объектив должен быть расположен таким образом, чтобы он был оптически сопряжен с задней фокальной плоскостью объектива. Чтобы подготовить голографическую ловушку, установите лазер с разрешением 1064 нм на возвышенность примерно на высоте луча 980 нм.

Поместите полуволновую пластину и поляризатор сразу после выхода лазера. Для ручной регулировки мощности лазера. Установите расширитель луча для этого лазера таким образом, чтобы потери луча были расширены в соответствии с диагональю голографического зеркала.

Если пространство ограничено, используйте здесь объективы с маленькими фокусными расстояниями, 16 миллиметров и 175 миллиметров. Теперь используйте луч лазерной указки для позиционирования пространственного модулятора света или SLM, который является частью используемого коммерческого голографического пакета. В этом эксперименте пространственный модулятор света должен быть расположен таким образом, чтобы он был оптически сопряжен с задней фокальной плоскостью объектива.

Разместите его так, чтобы луч лазерной указки имел минимально возможный угол падения, но так, чтобы его отражение безопасно очищало все оборудование на оптическом столе. Поместите еще одно зеркало перед расширителем лазерного луча с яркостью 1064 нанометра, чтобы направить его свет на пространственный модулятор света. Убедитесь, что свет лазерной указки попадает в центр апертуры расширителя луча.

Наконец, установите пару линз телескопа между пространственным модулятором света и дихроичным зеркалом. Эти объективы имеют фокусное расстояние 125 миллиметров и 200 миллиметров. Снимите лазерный указатель, оставьте кастомное крепление адаптера в качестве апертуры для выравнивания курса.

Начните проверку юстировки, используя только луч 980 нанометров. Используйте средство просмотра инфракрасных карт, чтобы выровнять луч 980 нанометров вдоль центральной оси апертуры в пользовательском адаптере. Затем используйте инфракрасную карту, чтобы убедиться, что луч 1064 нм попадает в те же точки, что и луч 980 нм вдоль их общей траектории луча.

Как только это будет сделано, замените специальный адаптер для крепления лазерной указки на масляный или водяной объектив с высокой числовой апертурой. Затем выровняйте 980-нанометровую ловушку, перемещая лазерный луч до тех пор, пока на камере не будет видна радиально-симметричная интерференционная картина при выключенном голографическом зеркале. Выровняйте ловушку 1064 нанометра с помощью пространственного модулятора света и первого дихроичного зеркала, проходящего по лучу UN DEFRACT 1064 нанометров.

В этом примере выровненное изображение для обеих треппингов указывает на хорошее выравнивание для эффективного треппинга, но может быть дополнительно уточнено. Существуют также незначительные аберрации, связанные с круглым лучом 1064, ударом о квадратное зеркало SLM, которые не могут быть легко устранены путем уточнения юстировки объектива. Чтобы заблокировать ловушку, создаваемую недореагировавшим лучом от пространственного модулятора света, вставьте небольшой непрозрачный объект на пути недоработанного света в месте, сопряженном с плоскостью образца для этой системы.

Непрозрачная микросфера диаметром от 100 до 300 микрон, которая является металлической, наклеивается на инфракрасную прозрачную круглую стеклянную крышку или окно. Блок размещается в общей фокусной точке линз, которая оптически сопряжена с плоскостью образца. Если оптические захватывающие лучи впрыскиваться в бесконечное пространство микроскопа, блокиратор луча может быть расположен так, чтобы блокировать нерассеянный свет, или может быть перемещен так, чтобы пропустить весь свет.

Собранная установка позволяет оператору захватывать несколько преломляющих объектов в режиме реального времени и позиционировать их во всех трех измерениях в поле зрения. Здесь голографические возможности инструмента показаны за счет захвата микросфер, взвешенных в деионизированной воде, красными и зелеными кружками обозначены положения ловушек, зелеными обозначены ловушка, выбранная для перестановки в данном ролике, воспроизведение ускоряется после захвата объекта. Его ловушка перемещается вручную.

Итоговая композиция состоит из 11 бусин с изображением логотипа Университета штата Юта, где проводился этот эксперимент. Система также позволяет использовать как голографические, так и обычные ловушки вместе. Здесь два ряда голографических ловушек определяются и управляются оператором.

Между двумя рядами определена дополнительная условная ловушка. Микросферы, взвешенные в деионизированной воде, связаны ловушками. Центральный валик перемещается с максимальным пространственным смещением в 4,1 микрометра, а затем возвращается на исходное место при тех же обстоятельствах.

Но когда центральный шов движется со скоростью 82 микрометра в секунду, получается следующая последовательность кадров. Обратите внимание на размытие в движении на втором и третьем изображениях. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как расположить и выровнять двойную оптическую систему ловушек с независимыми голографическими и обычными ловушками в одной и той же конфигурации.

Не забывайте, что работа с мощными лазерами может быть чрезвычайно опасной, и примите меры предосторожности, такие как ношение надлежащих защитных очков.