We demonstrate the transmission of multiple independent signals through a multimode fiber using wavefront shaping employing a single spatial light modulator. By modulating the wavefront for each signal individually, spatially separated foci are transmitted. Potential applications are multiplexed data transfer in communications engineering and endoscopic light delivery in biophotonics.
एक बहुपद्वति फाइबर के माध्यम से कई स्वतंत्र ऑप्टिकल संकेतों के प्रसारण के क्रम में फाइबर के भीतर प्रचार के दौरान प्रकाश विरूपण के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए wavefront आकार देने का उपयोग कर पूरा किया है। हमारी कार्यप्रणाली डिजिटल ऑप्टिकल चरण विकार केवल एक ही स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक, जहां ऑप्टिकल wavefront व्यक्तिगत रूप से न्यूनाधिक के विभिन्न क्षेत्रों पर संग्राहक है, प्रकाश संकेत प्रति एक क्षेत्र रोजगार पर आधारित है। डिजिटल ऑप्टिकल चरण विकार दृष्टिकोण अन्य wavefront आकार देने दृष्टिकोण, जहां (उदाहरण के लिए) फाइबर की लहर प्रसार व्यवहार का एक पूरा दृढ़ संकल्प किया जाता है की तुलना में तेजी माना जाता है। इसके विपरीत, प्रस्तुत दृष्टिकोण क्योंकि यह केवल प्रकाश संकेत प्रति एक अंशांकन की आवश्यकता है समय कुशल है। प्रस्तावित विधि संचार इंजीनियरिंग में स्थानिक विभाजन बहुसंकेतन के लिए संभावित उचित है। इसके अलावा आवेदन क्षेत्रों में विशेष रूप से ओ में, Biophotonics में इंडोस्कोपिक प्रकाश वितरण कर रहे हैंptogenetics, जैविक ऊतक में एकल कक्षों है जहां चुनिंदा उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प के साथ प्रकाशित किया जाएगा।
एक बहुपद्वति फाइबर (MMF) के माध्यम से कई प्रकाश संकेतों के प्रसारण संचार इंजीनियरिंग 1 और 2 Biophotonics में स्पष्ट है। संचार इंजीनियरिंग में, अंतरिक्ष-विभाजन बहुसंकेतन (एसडीएम) के क्रम में सीमित स्थान के एक उच्च उपयोग से लाभ भविष्य में डेटा स्थानांतरण आवेदन के लिए ऑप्टिकल फाइबर का संचरण क्षमता को बढ़ाने के लिए एक व्यवहार्य समाधान के कई एकल मोड फाइबर की तुलना में माना जा रहा है 3। Biophotonics में, जैविक नमूने एक MMF एंडोस्कोप 4 के माध्यम से प्रकाश संचारण द्वारा छेड़छाड़ कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, अलग-अलग MMF एंडोस्कोप का उपयोग कर न्यूरॉन्स की स्वतंत्र ऑप्टिकल नियंत्रण मस्तिष्क 5 में neuronal नेटवर्क का अध्ययन करने के क्रम में optogenetics के लिए ब्याज की है। हालांकि, प्रकाश MMF इनपुट पहलू पर पेश outpu के लिए प्रचार के दौरान विरूपण करने के लिए मोड मिश्रण और फैलाव के कारण अधीन हैMMF की टी पहलू। नतीजतन, प्रकाश प्रचार बदल दिया है, जो संकेत संचरण चुनौतीपूर्ण बना देता है।
Wavefront को आकार देने के तरीकों 6, 7 स्थानिक प्रकाश modulators (SLM) का उपयोग कर मीडिया बिखरने में लागू कर रहे हैं और कारण प्रकाश प्रचार 8 दौरान बिखरने के विरूपण के लिए मुआवजे के लिए सक्षम है। वहाँ चलने का दृष्टिकोण है कि उत्पादन में एक ऑप्टिकल प्रतिक्रिया 9 का उपयोग का अनुकूलन कर रहे हैं। इन तरीकों के बजाय समय कई iterations के लिए आवश्यकता है और स्वतंत्रता के उच्च स्तर की वजह से लगता है, न्यूनाधिक तत्वों की एक बड़ी संख्या के लिए इसी रहे हैं। एक और दृष्टिकोण को पूरी तरह से MMF इसके प्रसारण मैट्रिक्स 10 से वर्णित भीतर विरूपण को निर्धारित है। मोड की संख्या प्रेषित किया जा करने के लिए बड़ी है, इस समय के रूप में अच्छी तरह से लगता हो जाएगा। इसके विपरीत, डिजिटल ऑप्टिकल चरण विकार (DOPC) माना जाता हैतेजी से और यहाँ लाभप्रद, केवल कुछ फोकल धब्बे के बाद से MMF के उत्पादन पहलू पर उत्पन्न किया जाना है। चरण विकार दृष्टिकोण भी ध्यान केंद्रित कर या जैविक ऊतक 12, 13, 14 के माध्यम से इमेजिंग के लिए प्रदर्शन किया गया है।
अब तक, DOPC एक भी समय संकेत केवल 15, 16 के लिए नियुक्त किया गया था, और एक MMF 17 के माध्यम से प्रकाश के संचरण के लिए लागू किया गया था। कई स्वतंत्र संकेतों के लिए एक DOPC दृष्टिकोण से पूरा नहीं किया गया है। हम व्यक्तिगत प्रत्येक संकेत पहले ही चरण केवल SLM 18 को रोजगार के लिए आकार देने wavefront का उपयोग कर एकाधिक प्रकाश संकेतों के स्वतंत्र ट्रांसमिशन उपलब्ध कराने के एक बढ़ाया DOPC तरीका विकसित किया है। इस उद्देश्य के लिए, SLM क्षेत्रों में खंडित है, प्रत्येक संकेत के लिए एक प्रसारित किया जा सकता। प्रस्तावित प्रयोगात्मक स्थापना चित्र 1 में दिखाया गया हैजहां एक अंशांकन) वास्तविक प्रसारण से पहले एक में किया जाता है ख में होता है)।
चित्रा 1: प्रायोगिक स्थापना। बी एस = बीम फाड़नेवाला, सीसीडी = आरोप डिवाइस युग्मित, ओम = ऑप्टिकल न्यूनाधिक, CMOS = पूरक धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर, HWP = आधा लहर प्लेट, एल = लेंस, एल.पी. = रेखीय polarizer, MMF = बहुपद्वति फाइबर, obj = खुर्दबीन उद्देश्य, पीबीएस = बीम फाड़नेवाला, SLM = स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक ध्रुवीकरण (चरण केवल) – (क) अंशांकन और (ख) के प्रसारण के लिए केवल प्रासंगिक मुस्कराते हुए चित्रित कर रहे हैं यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
प्रयोगात्मक सेटअप (प्रोटोकॉल में कदम 1) के संयोजन के लिए एक दूसरे के लिए सम्मान के साथ ऑप्टिकल घटकों की एक पूरी तरह संरेखण की आवश्यकता है। सबसे महत्वपूर्ण पहलू के लिए एक उच्च PBR सुनिश्चित करने के लिए SLM पर ?…
The authors have nothing to disclose.
The financial support by DFG (German research foundation, project CZ 55/30-1) for parts of this work is gratefully acknowledged.
spatial light modulator | Holoeye | PLUTO‐VIS‐016 | |
CMOS camera | Mikrotron | MC4082 | |
diode‐pumped solid state laser | Laser Quantum | torus 532 | |
CCD camera | IDS | U3‐3482LE‐M | CMOS camera; suitable as well |
lens 1 | Qioptiq | G063204000 | |
lens 2 | Qioptiq | G063203000 | |
lens 3 | Thorlabs | AC508‐180‐A‐ML | |
multimode fiber | Thorlabs | M14L02 | |
beam splitters | Thorlabs | BS013 | 9x |
polarizing beam splitters | Thorlabs | PBS251 | |
mirrors | Thorlabs | PF10‐03‐P01 | 5x |
microscope objectives | Thorlabs | RMS20X | 2x |
half wave plates | Thorlabs | WPH10M‐532 | 2x |
linear polarizer | Thorlabs | LPVISB050‐MP2 | |
optical modulators | Thorlabs | MC2000B‐EC | 2x |
linear and rotation stage for CMOS camera | Thorlabs | XYR1/M | |
fiber connector | Thorlabs | S120‐SMA | 2x |
reducing ring for microscope objectives | Qioptiq | G061621000 | 2x |
xy adjustment for objective adapters | Qioptiq | G061025000 | 2x |
z translation mount for fiber adapter | Thorlabs | SM1Z | 2x |
rods for fiber alignment to objectives | Qioptiq | G061210000 | 8x |
mounts for lenses 1 and 2 plus two phantom mounts | Qioptiq | G061047000 | 4x |
rail carriers for objective and lens mounts | Qioptiq | G061372000 | 6x |
rail for rail carriers | Qioptiq | G061359000 | 2x |
adapter for CCD camera to 1 post | in-house | ||
adapter for laser to 4 posts | in-house | ||
mount for lens 3 | Thorlabs | LMR2/M | |
mounts for half wave plates | Thorlabs | RSP1D/M | 2 |
mounts for mirrors | Thorlabs | KM100 | 5x |
mount for linear polarizer | Thorlabs | RSP05/M | |
mounts for beam splitters and SLM | Thorlabs | KM100PM/M | 11x |
clamping arms for beam splitters and SLM | Thorlabs | PM4/M | 11x |
posts for mounts, rail carriers and adapters | Thorlabs | TR75/M | 29x |
holders for posts | Thorlabs | PH50/M | 29x |
pedestals for holders | Thorlabs | BE1/M | 29x |
clamping forks for pedestals | Thorlabs | CF125 | 29x |