Name: Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Öğrenin, uzaysal ışık modülatörü kullanarak dalga cephesi şekillendirme yöntemiyle tek bir çok modlu fiber optik üzerinden bağımsız sinyalleri iletmeyi. Bu teknik biyofotonik ve iletişim mühendisliğinde nöron izleme ve nörolojik bozuklukların tedavisinde yeni olanaklar sunar.

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

DFG (Alman Araştırma Vakfı, proje CZ 55/30-1) tarafından bu çalışmanın bazı bölümleri için sağlanan mali destek minnetle kabul edilmektedir.

1. Deneysel Kurulum Montaj <ol><li> Vücuda yakın tarafına hazırlanması <ol><li> Yerleştirin ve bir collimated ışık demeti sağlayan lazer düzeltmek - veya fiberin çıkış faset kolimasyon optik fiber birleştiğinde lazer kullanır. </li><li> referans ve nesne ışınına lazer ışını bölmek polarize ışın ayırıcı (PBS) koyun. Referans kiriş ve (uzak tarafında) nesne ışınının gücü kabaca aynı olana kadar montaj onun rotasyon hwp çevirerek yarım dalga plakaları (HWP) yönünü çevirin. referans ve nesne kiriş hem içine bir ekran koyarak bu kontrol edin. Referans ışınının kutuplaşma polarizasyon duyarlı uzaysal ışık modülatörü (SLM) sığacak şekilde PBS yönünü seçin. </li><li> İki kiriş içine referans ışını bölmek için referans ışınına bir ışın ayırıcı (BS) koyun. BS1 gelen bu iki profil, sırasıyla OM1 ve OM2 geçebilir optik modülatörleri (OM) yerleştirin. &lt;/ Li&gt; <li> İki ayna istihdam BS2 de OM1 ve OM2 geçen iki kirişler birleştirin. Her iki kirişler mekansal ayrılır, böylece ışın bölücülerin ve aynaları ayarlayınız. </li><li> Dikkatle her iki kiriş insidansı yönü ilk başta piksel SLM düzlemi, görmezden BS3 ve BS4 dik olmasını sağlamak için BS5 aynı hizaya getirin. İlk başta, hiçbir şey, yani SLM görüntülenir, bu (2. adımda boyunca) kalibrasyon sonuna kadar bir ayna gibi davranır. </li><li> konumu ve iki lens (L) arasındaki mesafeyi tamamlayıcı metal oksit yarı iletken (CMOS) kamerada SLM uçağın keskin bir görüntü elde etmek için Kepler teleskobu oluşturan ayarlayın. sapmaları en aza indirmek için L1 ve L2 doğru yönünü (düz kenarlar birbirine bakacak) izleyin. </li></ol></li><li> Uzak taraf hazırlanması <ol><li> İki kiriş içine nesne ışını bölmek ve iki aynalar kullanılarak BS8 onları birleştirmek için BS7 kullanın. Yine, kiriş bölücülerin ve mil ayarlamakHer iki profil uzamsal olarak ayrılmış şekilde rrors. </li><li> mikroskop objektif (OBJ) bunları hedefliyoruz BS9 kullanarak her iki gözünüzü almaması. modlu fiber (MMF) uzak ucunda obj2 Odak. L3 ve şarj çiftli aygıt (CCD) kamera kullanılarak MMF geri yansıma gözlemleyerek odağı kontrol edin. </li></ol></li><li> Bağlama yakın ve uzak yan <ol><li> MMF kullanan obj1 çıkan nesne kiriş ışık .birleştirecek. </li><li> ilk başta doğrusal polarize (LP) görmezden BS6 kullanarak nesne ışın bölün. Referans BS3 de kiriş ve BS4 bir ayna kullanılarak hem hem nesne kirişler birleştirin. kiriş bölücülerin ve aynaları ayarlayın, böylece küçük bir açı (en az 1 °) ile kesişen SLM de referans ve nesne ışın örtüşme her çift. </li><li> Referans gücü ve nesne ışın, hwp yönünü çevirerek 1.1.2 adıma göre yaklaşık eşit olduğundan emin olun. </li><li> girişim p kontrolattern CMOS kamera (hologram eksen-off) ve buna göre kesişme açısını ayarlayın. girişim saçak aralığı kabaca CMOS kamera iki piksel boyutunu eşit oluncaya kadar, açı arttırın. </li><li> Kamera görüntüsü farklı saçaklar gösterir, böylece CMOS kamera görüntüsünde girişim deseninin bir maksimum kontrast elde etmek için nesne ve referans ışınının kutuplaşmayı maç LP yönünü ayarlayın. </li></ol></li></ol> 2. Sistem kalibrasyonu <ol><li> SLM ve CMOS arasındaki piksel ilişkisini kalibre <ol><li> Sadece referans kirişlerin birini kullanarak tüm SLM Aydınlatmak ve blok diğer başvuru ve kirişler nesneleri. </li><li> CMOS kamera ile SLM bir görüntü yakalamak. </li><li> Grafik yazılımı ve PC fare imleci kullanarak CMOS kamera görüntüsünde SLM sol üst köşesinde, örneğin koordinatlarını alın. kökenli noktası olarak bu piksel koordinatlarını kullanınSLM ilgili. </li><li> Tüm ışın blokları kaldırmak. </li></ol></li><li> Sinyal yollarını Kalibre <ol><li> Her iki referans ışını 2 ve nesne ışını 2 engelleyin. </li><li> CMOS kamera ile hologramın bir görüntü yakalamak. Açısal spektrum yöntemi 19 kullanılarak kaydedilen hologram fazı değerlendirin. kirişin 1 karşılık gelen bölgede ters faz hesaplamak. </li><li> Eski ışın blokları kaldırmak ve şimdi hem referans ışını 1 ve nesne ışını 1 blok. </li><li> CMOS kamera ile hologramın bir görüntü yakalamak. Yine açısal spektrum yöntemi kullanılarak kaydedilen hologram fazı ölçün. kiriş 2, ilgili bölgede ters faz hesaplamak. </li><li> Tüm ışın blokları kaldırmak. </li></ol></li></ol> 3. Sinyalleri Verici <ol><li> Nesne ışını engelleyin. </li><li> birlikte kiriş 1 ve 2&#39;ye karşılık gelen bölgelerde hesaplanan ters faz görüntüleri Dikiş ve ekranSLM üzerindeki tüm görüntü, genellikle bilgisayar grafik bağlantı noktasını kullanarak. </li><li> OM1 ve OM2 etkinleştirerek giriş sinyalleri 1 ve 2 modülasyonunu başlatın. </li><li> CCD kamera çıkış sinyalleri 1 ve 2 gözlemleyin. </li></ol>

<ol><li>Richardson, D. J., Fini, J. M., Nelson, L. E. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v7/n5/full/nphoton.2013.94.html">Space-division multiplexing in optical fibres.</a> Nat. Photonics. 7 (5), 354-362 (2013).</li>
<li>Kreysing, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+operation+of+optical+fibres+beyond+the+single-mode+regime+facilitates+the+orientation+of+biological+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Dynamic operation of optical fibres beyond the single-mode regime facilitates the orientation of biological cells.</a> Nat. Commun. 5 (5481), 1-6 (2014).</li>
<li>Winzer, P. J. <a target="_blank" href="http://www.osa-opn.org/home/articles/volume_26/march_2015/features/scaling_optical_fiber_networks_challenges_and_solu/">Scaling optical fiber networks: Challenges and solutions.</a> Opt. Photonics News. 26 (3), 28-35 (2015).</li>
<li>Cižmár, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaping+the+light+transmission+through+a+multimode+optical+fibre%3A+complex+transformation+analysis+and+applications+in+biophotonics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Shaping the light transmission through a multimode optical fibre: complex transformation analysis and applications in biophotonics.</a> Opt. Express. 19 (20), 18871-18884 (2011).</li>
<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Millisecond-timescale%2C+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat. Neurosci. 8 (9), 1263-1268 (2005).</li>
<li>Philipp, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+HiLo+microscopy+employing+an+electrically+tunable+lens%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Volumetric HiLo microscopy employing an electrically tunable lens.</a> Opt. Express. 24 (13), 15029-15041 (2016).</li>
<li>Büttner, L., Leithold, C., Czarske, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interferometric+velocity+measurements+through+a+fluctuating+gas-liquid+interface+employing+adaptive+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Interferometric velocity measurements through a fluctuating gas-liquid interface employing adaptive optics.</a> Opt. Express. 21 (25), 30653-30663 (2013).</li>
<li>Vellekoop, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feedback-based+wavefront+shaping%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Feedback-based wavefront shaping.</a> Opt. Express. 23 (9), 12189-12206 (2015).</li>
<li>Mahalati, R. N., Askarov, D., Wilde, J. P., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+control+of+input+field+to+achieve+desired+output+intensity+profile+in+multimode+fiber+with+random+mode+coupling%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Adaptive control of input field to achieve desired output intensity profile in multimode fiber with random mode coupling.</a> Opt. Express. 20 (13), 14321-14337 (2012).</li>
<li>Caravaca-Aguirre, A. M., Niv, E., Conkey, D. B., Piestun, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+resilient+focusing+through+a+bending+multimode+fiber%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Real-time resilient focusing through a bending multimode fiber.</a> Opt. Express. 21 (10), 12881-12887 (2013).</li>
<li>Cižmár, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploiting+multimode+waveguides+for+pure+fibre-based+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Exploiting multimode waveguides for pure fibre-based imaging.</a> Nat. Commun. 3, 1027(2012).</li>
<li>Yaqoob, Z., Psaltis, D., Feld, M. S., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+phase+conjugation+for+turbidity+suppression+in+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Optical phase conjugation for turbidity suppression in biological samples.</a> Nat. Photonics. 2 (2), 110-115 (2008).</li>
<li>Ma, C., Xu, X., Liu, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-reversed+adapted-perturbation+%28TRAP%29+optical+focusing+onto+dynamic+objects+inside+scattering+media%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Time-reversed adapted-perturbation (TRAP) optical focusing onto dynamic objects inside scattering media.</a> Nat. Photonics. 8 (12), 931-936 (2014).</li>
<li>Lee, K., Lee, J., Park, J. H., Park, J. H., Park, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One-wave+optical+phase+conjugation+mirror+by+actively+coupling+arbitrary+light+fields+into+a+single-mode+reflector%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">One-wave optical phase conjugation mirror by actively coupling arbitrary light fields into a single-mode reflector.</a> Phys. Rev. Lett. 115 (15), 153902(2015).</li>
<li>Cui, M., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implementation+of+a+digital+optical+phase+conjugation+system+and+its+application+to+study+the+robustness+of+turbidity+suppression+by+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Implementation of a digital optical phase conjugation system and its application to study the robustness of turbidity suppression by phase conjugation.</a> Opt. Express. 18 (4), 3444-3455 (2010).</li>
<li>Hillman, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+optical+phase+conjugation+for+delivering+two-dimensional+images+through+turbid+media%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Digital optical phase conjugation for delivering two-dimensional images through turbid media.</a> Sci. Rep. 3, UK. (2013).</li>
<li>Papadopoulos, I. N., Farahi, S., Moser, C., Psaltis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Focusing+and+scanning+light+through+a+multimode+optical+fiber+using+digital+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Focusing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation.</a> Opt. Express. 20 (10), 10583-10590 (2012).</li>
<li>Czarske, J. W., Haufe, D., Koukourakis, N., Büttner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transmission+of+independent+signals+through+a+multimode+fiber+using+digital+optical+phase+conjugation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Transmission of independent signals through a multimode fiber using digital optical phase conjugation.</a> Opt. Express. 24 (13), 15128-15136 (2016).</li>
<li>Kim, M. K. <a target="_blank" href="http://spie.org/Publications/Journal/10.1117/6.0000006">Principles and techniques of digital holographic microscopy.</a> SPIE Rev. 1 (1), 01800501-01800550 (2010).</li>
<li>Gu, R. Y., Mahalati, R. N., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+flexible+multi-mode+fiber+endoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Design of flexible multi-mode fiber endoscope.</a> Opt. Express. 23 (21), 26905-26918 (2015).</li>
<li>Katz, O., Small, E., Bromberg, Y., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v5/n6/full/nphoton.2011.72.html">Focusing and compression of ultrashort pulses through scattering media.</a> Nat. Photonics. 5 (6), 372-377 (2011).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

deneysel kurulum (protokolünde aşama 1) montajı birbirine göre optik bileşenleri ayrıntılı bir hizalama gerektirir. en önemli yönü yüksek bir PBR sağlamak amacıyla SLM üzerine referans ışınlarının dikdörtgen insidansı. ikiden fazla iletilen sinyallere setup artırmak amacıyla, ek bir ışın ayırma kullanılabilir. Bir alternatif olarak, elyaf bazlı bir uygulama daha kompakt ve sistem Biophotonics in situ araştırmalarda taşınabilir olmasını sağlayan sağlam olacaktır. Tek yan erişim mümkü...

Bir çok modlu fiber (MMF) üzerinden birden ışık sinyallerinin iletimi iletişim mühendisliği 1 ve Biophotonics 2 belirgindir. haberleşme mühendisliği, uzay-bölmeli çoklama (SDM) çoklu tek modlu liflere kıyasla sınırlı alanlarda daha yüksek bir kullanımından yararlanan gelecekteki veri transferi uygulamaları için fiber optik iletim kapasitesini artırmak amacıyla kalıcı bir çözüm olduğuna inanılmaktadır 3.. Biophotonics, biyolojik numuneler bir MMF endoskop 4 ile ışık verici tarafından manipüle edilir. Örneğin, MMF endoskoplar kullanılarak bireysel nöronların bağımsız optik kontrol beyinde 5 nöron ağları araştırmak için optogenetics ilgi olduğunu. Ancak, MMF giriş faset üzerine yansıtılan ışık Outpu yayılması sırasında bozulma nedeniyle mod karıştırma ve dağılma tabidirMMF t faset. Bunun bir sonucu olarak, ışık yayılma sinyali iletim güçleştirmektedir, değiştirilir. Wavefront şekillendirme yöntemleri 6, 7 uzaysal ışık modülatörlerinin (SLM) kullanarak medya saçılma uygulanan ve bağlı hafif yayılması 8 sırasında saçılma bozulma için tazminat imkan verirler. Bir optik geribildirim 9 kullanarak çıktıyı optimize iteratif yaklaşım vardır. Bu yaklaşımlar yerine zaman, çünkü çok sayıda tekrarlamalar için gerekliliği ve özgürlük yüksek derecede tüketen modülatör elemanlarının çok sayıda gelen bulunmaktadır. Başka bir yaklaşım tamamen iletim matrisinin 10 tarafından açıklanan MMF içinde bozulma tespit etmektir. iletilecek modları sayısı büyükse, bu da zaman alıcı olacaktır. Bunun aksine, dijital optik faz konjugasyon (DOPC) olarak kabul edilirSadece birkaç odak noktalar beri, hızlı ve burada avantajlı MMF çıkış faset oluşturulan gerekmektedir. Faz konjugasyon yaklaşımları da biyolojik doku 12, 13, 14 ile odaklama veya görüntüleme için gösterilmiştir. Şimdiye kadar, DOPC, tek bir saat sinyali sadece 15, 16 kullanılmıştır, ve MMF 17 ışığın iletimi için uygulanmıştır. Birden fazla bağımsız sinyaller için bir DOPC yaklaşım başarılı olmamıştır. Biz bir tek faz-sadece SLM 18 istihdam her sinyal için şekillendirme bireysel wavefront kullanarak birden fazla ışık sinyallerinin bağımsız iletimini sağlayan gelişmiş bir DOPC yöntem geliştirdik. Bu amaçla, SLM Her bir sinyal için iletilecek bölgeler halinde bölünür. Önerilen deney düzeneği Şekil 1 &#39;de gösterilmektedirKalibrasyon gerçek iletim öncesi), bir gerçekleştirilir burada, b) &#39;de oluşur. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/55407/55407fig1.jpg" /> Şekil 1: Deney düzeneği. BS = ışın ayırıcı, CCD = şarj çiftli aygıt, OM = optik modülatör, CMOS = tamamlayıcı metal oksit yarı iletken, HWP = yarım dalga plakası, L = objektif, LP = doğrusal polarize, MMF = modlu fiber, OBJ = mikroskop objektif, PBS = ışın ayırıcı, SLM = uzaysal ışık modülatörü polarize (faz için) - tasvir edilmektedir: (a) kalibrasyon ve (b) iletimi için sadece ilgili kirişler <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55407/55407fig1large.jpg" target="_blank">bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

<table><tbody><tr><td>uzamsal ışık modülatörü</td><td>Holoeye</td><td>PLUTO-VIS-016</td><td></td></tr><tr><td>CMOS kamera</td><td>Mikrotron</td><td>MC4082</td><td></td></tr><tr><td>diyot pompalı katı hal lazeri</td><td>Lazer Quantum</td><td>torus 532</td><td></td></tr><tr><td>CCD kamera</td><td>IDS</td><td>U3-3482LE-M CMOS</td><td>kamera; aynı zamanda uygun</td></tr><tr><td>lens 1</td><td>Qioptiq</td><td>G063204000</td><td></td></tr><tr><td>lens 2</td><td>Qioptiq</td><td>G063203000</td><td></td></tr><tr><td>lens 3</td><td>Thorlabs</td><td>AC508-180-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>çok modlu fiber</td><td>Thorlabs</td><td>M14L02</td><td></td></tr><tr><td>ışın ayırıcılar</td><td>Thorlabs</td><td>BS013</td><td>9x</td></tr><tr><td>polarize ışın ayırıcılar</td><td>Thorlabs</td><td>PBS251</td><td></td></tr><tr><td>aynalar</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td>5x</td></tr><tr><td>mikroskop objektifleri</td><td>Thorlabs</td><td>RMS20X</td><td>2x</td></tr><tr><td>yarım dalga plakası</td><td>Thorlabs</td><td>WPH10M-532</td><td>2x</td></tr><tr><td>lineer polarizör</td><td>Thorlabs</td><td>LPVISB050-MP2</td><td></td></tr><tr><td>optik modülatörler</td><td>Thorlabs</td><td>MC2000B-EC</td> CMOS kamera için <td>2x</td></tr><tr><td>doğrusal ve döndürme aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>XYR1/M</td><td></td></tr><tr><td>fiber konektör</td><td>Thorlabs</td><td>S120-SMA</td><td>2 katı</td></tr><tr><td>mikroskop objektifleri için redüksiyon halkası</td><td>Qioptiq</td><td>G061621000</td><td></td></tr><tr><td>Objektif adaptörleri için 2x xy ayarı</td><td>Qioptiq</td><td>G061025000</td> Fiber adaptör için <td>2x</td></tr><tr><td>z çeviri montajı</td><td>Thorlabs</td><td>SM1Z</td><td></td></tr><tr><td>Objektiflere fiber hizalama için</td> 2x çubuk <td>Qioptiq</td><td>G061210000</td><td></td></tr><tr><td>Lens 1 ve 2 için 8x montaj aparatı ve iki fantom montaj</td><td>Qioptiq</td><td>G061047000</td><td>Objektif</td></tr><tr><td>ve lens yuvaları için 4x ray taşıyıcıları</td><td>Qioptiq</td><td>G061372000</td><td></td></tr><tr><td>Raylı taşıyıcılar için</td> 6x ray <td>Qioptiq</td><td>G061359000</td><td></td></tr><tr><td>CCD kamera için 2x adaptör 1 direğe</td><td></td><td></td><td>kadar şirket içi</td></tr><tr><td>adaptör lazer için 4 direğe</td><td></td><td></td><td>kadar</td></tr><tr><td>Lens 3</td><td>Thorlabs</td><td>LMR2/M</td><td></td> için şirket içi montaj</tr><tr><td>yarım dalga plakaları için montaj aparatları</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1D/M</td><td>Aynalar</td></tr><tr><td>için 2 montaj aparatı</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td></td></tr><tr><td>Lineer polarizör için 5x montaj aparatı</td> Işın ayırıcılar ve SLM için <td>Thorlabs</td><td>RSP05/M</td><td></td></tr><tr><td>montaj aparatları Thorlabs</td><td></td><td>KM100PM/M</td><td>11x</td></tr><tr><td>ışın ayırıcılar ve SLM</td><td>Thorlabs</td><td>PM4/M</td><td>11x</td></tr> <tr><td>için sıkıştırma kollarımontaj parçaları, ray taşıyıcıları ve adaptörler için direkler</td><td>Thorlabs</td><td>TR75/M</td><td>Direkler için 29x</td></tr><tr><td>tutucular</td><td>Thorlabs</td><td>PH50/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>tutucular için kaideler</td><td>Thorlabs</td><td>BE1/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>kaideler için sıkıştırma çatalları</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>29x</td></tr></tbody></table>

wavefront Şekillendirme kullanarak bir fiber optik aracılığıyla Çoklu sinyalleri İletim

Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

Bir çok modlu fiber üzerinden birden fazla bağımsız optik sinyallerin iletim fiber içinde yayılması sırasında ışık bozulmayı telafi etmek için dalga cephesi şekillendirme kullanılarak gerçekleştirilir. Metodoloji, optik dalga cephesi tek modülatör farklı bölgelerinde modüle edilir, yalnızca tek bir uzaysal ışık modülatörü, ışık sinyalinin her bir bölge kullanılarak bir dijital optik faz konjügasyonu dayanır. Dijital optik faz konjugasyon yaklaşımları (örneğin) fiber dalga yayılımı davranış tam tayini gerçekleştirilir, diğer dalga cephesi şekillendirme yaklaşımlar, daha hızlı olduğu kabul edilir. sadece ışık sinyali başına bir kalibrasyon gerektirir çünkü aksine, sunulan yaklaşım zaman etkilidir. Önerilen yöntem haberleşme mühendisliği mekansal bölmeli çoklama için potansiyel uygundur. Ayrıntılı uygulama alanları özellikle o da, Biophotonics endoskopik ışık teslim edilirbiyolojik doku tek hücre olan ptogenetics, seçici yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlüğe sahip aydınlatılmaya.

<html> 2 m uzunluğunda elyaf uzak tarafında tipik çıkış sinyalleri, Şekil 2&#39;de tasvir edilmiştir. İstenen odak nokta (zirve) prensip olarak DOPC kusurları nedeniyle istenmeyen bir benek deseni (arka plan), eşlik unutmayın. İlgili tepeden-arka oranı (PBR) 53 tutarında, 36 sırasıyla burada (hem sinyaller 1 ve 2 &#39;açık&#39; olan) (sadece sinyal 2 &#39;açık&#39;) ve 20 (sadece sinyal 1 &#39;açık&#39; olduğunu) . (: 1710, şu anda) kullanıldığında modları daha çok sayıda...

Tek bir uzamsal ışık modülatörü kullanarak dalga cephesi şekillendirme kullanarak çok modlu bir fiber aracılığıyla birden fazla bağımsız sinyalin iletimini gösteriyoruz. Her sinyal için dalga cephesini ayrı ayrı modüle ederek, uzamsal olarak ayrılmış odaklar iletilir. Potansiyel uygulamalar, iletişim mühendisliğinde çoğullanmış veri aktarımı ve biyofotonikte endoskopik ışık iletimidir.

Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the ...

Bu prosedürün genel amacı, fiber içindeki mod dönüşümü nedeniyle oluşan ışık bozulmasını telafi ederken, tek bir çok modlu fiber üzerinden uzamsal olarak ayrılmış birden fazla bireysel ışık sinyalini iletmektir. Bu yeni teknik, birden fazla biyolojik hücrenin veya veri sinyal kanalının ayrı ayrı çıkarılması gereken biyotıp ve haberleşme mühendisliğindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Uzamsal zamansal ışık modülasyonuna olanak tanıyan bu tekniğin temel avantajı, birden fazla bağımsız sinyali hem kalibre etmek hem de iletmek için yalnızca tek bir uzamsal ışık modülatörünün yeterli olmasıdır.Bu tekniğin etkileri, noninvaziv çalışmalara ve Parkinson hastalığı gibi nörolojik disfonksiyonlar için olası terapilere kadar uzanmaktadır. Nöronların izlenmesi ve kontrolü, mekansal-zamansal ışık sinyallerinin kullanımının bir kombinasyonudur. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler, yüksek kaliteli iletim için kaçınılmaz olan optik yol hizalamasının gerektirdiği yüksek çaba nedeniyle zorluk yaşayacaklardır.Deney bir optik bank üzerinde gerçekleştirilmektedir. Optik elemanlar önceden düzenlenmiştir. Bazı elemanlar yalnızca kalibrasyon için kullanılmaktadır.Bu uzaysal ışık modülatörü, düzeneğin proksimal tarafında veri sinyali iletimi için kullanılan elemanlar arasındadır. Bu CCD kamera, distal taraftaki veri sinyali alıcısıdır. Veri sinyali, iki tarafı birbirine bağlayan bu çok modlu optik fiber üzerinden iletilir.Bu şema, düzeneğe genel bir bakış sunmakta ve proksimal ve distal bileşenleri tanımlamaktadır. Bir lazer, polarize ışın ayırıcı tarafından bölünen kolime edilmiş koherent bir ışık demeti sağlar. İki ışının yaklaşık olarak eşit güçte kalmasını sağlamak için yarım dalga plakalarını kullanın.Obje ışını distal tarafa yönlendirilir. Şimdilik proksimal tarafa giden referans ışınına odaklanın. Referans ışınını ikiye ayırın; oluşan her bir ışın bir optik modülatörden geçsin.Ardından, iki ışının mekansal ayrım ile aynı yolu izlemesini sağlayın. Kalibrasyon sırasında ışınlar; çok modlu fiber, bir mikroskop objektifi ve lineer polarize ediciden geçerek distal taraftan gelen ışıkla üst üste bindirilecek ve sonuçta girişim yapacaktır. Son bir ışın ayırıcı, iki ışını özel ışık modülatörüne dik olarak yönlendirir.Deney hazırlığında, referans ışının polarizasyonunun, polarizasyona duyarlı uzamsal ışık modülatörü ile hizalanacak şekilde polarize ışın ayırıcıyı konumlandırdığınızdan emin olun. Kalibrasyon amacıyla iki ışın ayrıca bir CMOS kameraya odaklanmış lenslerden geçer. Lütfen şu an için özel ışık modülatöründe herhangi bir görüntünün sergilenmediğini unutmayın.Bu nedenle modülatör kalibrasyon sırasında bir ayna gibi işlev görür. Masadaki iki lensle çalışın. Konumlarını ve aralarındaki mesafeyi ayarlayın.Amaç, CMOS kameradaki özel ışık modülatör düzleminin net bir görüntüsünü elde etmektir. Şimdi kalibrasyon için düzeneğin distal tarafına odaklanın. Nesne ışını, ışın ayırıcılar ve aynalar aracılığıyla uzamsal olarak ayrılmış iki ışına dönüştürülür.Bir başka ışın bölücü, ışınları bir mikroskop objektifine ve oradan bir CCD kameraya odaklanmış bir lense yönlendirir. Tezgah üzerinde, mikroskop objektifini çok modlu fiberin distal ucuna odaklayın. Çok modlu fiberden gelen ışığın geri yansımasını gözlemlemek için lensi ve CCD kamerayı kullanarak odağı kontrol edin.Objektif lensle proksimal tarafta da çalışın. Bunu, çok modlu fiberden çıkan ışığı kolime etmek için kullanın. Şimdi CMOS kameradaki girişim desenini görüntüleyin ve girişim saçakları arasındaki mesafeyi değiştirmeye çalışın.Bu işlem, referans ve nesne ışınlarındaki aynalar ve ışın ayırıcılar ayarlanarak gerçekleştirilir. Bu işlem, nesne ve referans ışınlarının uzaysal ışık modülatöründe kesişme açısını değiştirir; bu açının bir dereceden daha az olması gerekir. Girişim saçaklarının aralığı yaklaşık iki piksel boyutuna ulaştığında işlemi durdurun.Son olarak lineer polarizörle çalışarak, yönelimini nesne ve referans ışınlarının polarizasyonuyla eşleşecek şekilde ayarlayın. Bu işlem, CMOS kamera görüntüsünde belirgin saçaklar oluşturarak maksimum kontrast sağlayacaktır. İlk kalibrasyon dizisi, uzaysal ışık modülatörü ile CMOS kamera arasındaki piksel ilişkisinin belirlenmesini içerir.Polarize edici ışın ayırıcıdan hemen sonraki nesne ışını ile başlayın. Yarım dalga levhası ile bir sonraki ışın ayırıcı arasındaki nesne ışınını engelleyin. Ardından, iki referans ışınından birini, optik modülatörlerden geçtikten hemen sonra kullanın.Uzamsal ışık modülatörünün diğeri tarafından aydınlatılması için bunlardan yalnızca birini engelleyin. CMOS kamera ile uzamsal ışık modülatörünün bir görüntüsünü yakalayın. Grafik yazılımını kullanarak, uzamsal ışık modülatörü için başlangıç noktası olarak hizmet edecek olan modülatörün sol üst köşesinin koordinatlarını belirleyin.İşlem tamamlandığında, uzay ışık modülatörü ile CMOS kamera arasındaki piksel ilişkisinin belirlenmesini tamamlamak için her iki ışın bloğunu da kaldırın. Bir sonraki kalibrasyon dizisi sinyal yolları içindir. Bu noktada bunlar ışın yollarıdır.İlk adım, nesne ışını ikisinin yolundaki iki ışın ayırıcıdan hemen sonrasında engellenmesidir. Ayrıca, referans ışını ikisi ışık modülatöründen sonra engellenmelidir. Ardından, hologramın görüntüsünü yakalamak için CMOS kamera kullanılır.Buradan, ışının birinci bölgesindeki evriltilmiş fazı hesaplayın. Blokları ışınlardan kaldırarak devam edin. Ardından, birinci nesne ışınını ve birinci referans ışınını engelleyin.Kamera tarafından yakalanan hologramdan, ışının ikinci bölgesindeki ters fazı hesaplayın. Devam etmeden önce tüm ışın bloklarını kaldırdığınızdan emin olun. Transmisyon deneyleri için kurulum daha basittir.Sinyal iletimi için CMOS kameraya gerek yoktur ve nesne ışını engellenmiştir. Şimdi iki referans ışını, uzay ışık modülatörünün iki bölgesinden yansıtılır. Buradan yansıyan ışınlar, çok modlu fiber üzerinden CCD kameraya geçer.Bilgisayar başında, görüntüyü uzaysal ışık modülatörü için hazırlayın. Görüntü için bölge bir ve iki ters faz görüntülerini karşılık gelen konumlarına yerleştirin. Ardından, uzaysal ışık modülatörünün bilgisayar grafik portu üzerinden görüntülenmesi için bu görüntüleri birbirine ekleyin.Tezgah başında deney için son hazırlıkları yapın. Referans ışınları, ışık yoğunluğu modülatörlerinden geçer. Devam etmek için her iki referans ışını üzerindeki bu modülatörleri etkinleştirin.Bilgisayar başında, CCD kameradan gelen çıkış sinyallerini gözlemleyin ve kaydedin. Bunlar, sinyalin iki metre uzunluğundaki bir fiberden geçtikten sonra kameranın distal tarafta kaydettiği tipik sonuçlardır. Görüntüler, yalnızca birinci sinyalin açık olduğu duruma karşılık gelmektedir.Sadece ikinci sinyalin açık olması. Ve her iki sinyalin de açık olması. Her görüntüdeki istenen piklere ek olarak, dijital optik faz eşlemesinin sınırlamaları nedeniyle beneklenme (speckle) mevcuttur.Daha fazla modu destekleyen fiberler kullanılarak pik-arka plan oranı artırılabilir. İki periyodik çıkış sinyali arasında çapraz etkileşim söz konusudur. Birinci sinyalin frekans spektrumu, f1 frekansında beklenen piki ve f2 frekansında daha küçük bir piki göstermektedir.Benzer şekilde, ikinci sinyalin frekans spektrumu f2'de beklenen tepe noktasına ve f1'de daha küçük bir tepe noktasına sahiptir. Bu prosedür uygulanırken, dijital optik faz eşleşmesinin çalışması için uzamsal ışık modülatörünün ve CMOS kameranın dikkatlice hizalanması önemlidir. Bu prosedürü geliştirmek için, fiberin distal ucuna erişim olmadan iletimi gerçekleştirmek amacıyla model tabanlı kalibrasyon teknikleri uygulanabilir.Bu videoyu izledikten sonra, çok modlu bir fiber üzerinden bağımsız sinyallerin iletimi için bireysel dalga şekillendirmenin nasıl uygulanacağı konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmalısınız. Geliştirilmesinin ardından, bu yeni teknik; optogenetik alanındaki araştırmacıların, nörodejeneratif hastalıkları hem model organizmalarda hem de insan kaynaklı pluripotent kök hücre türevli nöronlar veya kardiyomiyositlerde incelemelerinin yolunu açacaktır.

transmission-multiple-signals-through-an-optical-fiber-using

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Ultra-yüksek Q fısıldayan galeri modu rezonatörler dayalı mikrodalga fotonik sistemleri kurmak için laboratuarda geliştirilen özel teknikler sunulmaktadır. Bu rezonatörler almak ve karakterize etmek için protokoller ayrıntılı olarak, ve mikrodalga fotonik uygulamaları bazı bir açıklama verilir.

Mikrodalga Fotonik Sistemleri Whispering-galeri-mod Rezonatörler dayanarak

Makalede, keyfi bir modülasyon, dalga boyu ve veri hızı ile, optik veri paketleri depolamak için bir prosedür tarif eder. Bu paketler, modern telekomünikasyon temelidir.

Optik Veri paketler için yarı-ışık Depolama

Biz yeni bir dalga kılavuzu mekanizması olarak enine Anderson lokalizasyonu kullanan bir düzensiz polimer fiber optik geliştirmek ve karakterize. Bu mikrostrüktürlü fiber geleneksel fiber optik ışın yarıçapı ile karşılaştırılabilir bir yarıçaplı küçük lokalize ışın taşıma yapabilirsiniz.

Işık Enine Anderson lokalizasyonu Düzensiz Polimer Fiber Optik imalatı ve Karakterizasyonu

Çok çekirdekli bir fiberin her bir çekirdeğine aynı fiber Bragg ızgaralarını yazmak için bir teknik açıklıyoruz. Bu, fiber kaplamanın kavisli yüzeyi tarafından merceklenmeyi azaltmak için optik yola ek bir yüzey eklenerek elde edilir.

Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma

Damlacık mikroakışkanlarında çok renkli floresan algılama, tipik olarak hacimli ve karmaşık epifloresan mikroskobu tabanlı algılama sistemlerini içerir. Burada, tek bir fotodetektör tarafından toplanan çok renkli verileri geçici olarak kodlamak için bir dizi optik fiber kullanan kompakt ve modüler çok renkli bir algılama şemasını açıklıyoruz.

Damlacık Mikroakiskan için renkli Floresan Algılama Optik Elyaf kullanma

Biz bir tek fazlı öğesini kullanarak lazer ışınları karmaşık alan kodlamak nasıl göstereceğim. Bir ortak yol Girişmölçeri nihayet istenen karmaşık alan desen bir optik görüntüleme sistemi çıktısını almak için sadece faz bir kayma ışık modülatörü içine görüntülenen faz bilgi karıştırmak için istihdam edilmektedir.

Genlik ve lazer ışınları aşaması bir salt faz mekansal ışık modülatörü kullanarak şekillendirme

Multifoton mikroskopi, endoskopi ve fototıp potansiyel uygulamalar için özel bir düşük maliyetli, mod kilitli femtosaniye fiber lazer oluşturmak için bir yöntem sunulmaktadır. Bu lazer ticari olarak kullanılabilir parçalar ve temel birleştirme teknikleri kullanılarak inşa edilmiştir.

Multifoton Mikroskopisi için Tüm Normal Dağılımlı Femtosecond Fiber Lazerin Düşük Maliyetli Özel İmalat ve Mode-kilitli Çalışması

Bu protokol, lazer ışık kaynağının nasıl oluşturulacağı, bir doku örneğinin nasıl hazırlanacağı, görüntüleme yapılacağı ve verilerin nasıl analiz edileceğine ilişkin ayrıntılar da dahil olmak üzere Eşzamanlı Etiketsiz Otofloresan Çoklu Harmonik (SLAM) mikroskobik teknik için adım adım bir kılavuz sunar. SLAM, doku mikro ortamını araştırmak için dört tamamlayıcı etiketsiz kontrastı ölçerek doğrusal olmayan mikroskobu geliştirir.

Eş Zamanlı Etiketsiz Otofloresan Çoklu Harmonik Mikroskopi

Optik çözünürlüklü foto akustik mikroskobu (OR-PAM), görüntüleme optik soğurma yeteneğine sahip gelişmekte olan bir teknoloji...

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

Biyosensörler karmaşık, biyolojik ortamlar ile arayüz ve yüzey modifikasyonu ile sensör takılı derece spesifik problar ile çok hassas sensörler birleştirerek hedeflenen algılaması gerçekleştirmek. Burada, sensör ve biyolojik çevre köprü silan ajanlar kullanılarak biotin ile silika optik sensör yüzeyi fonksiyonlandırmalar göstermektedir.

Silan Kaplin Ajanlar kullanarak Silika Optik Biyosensörler için Biyolojik Probları takılması

Öğrenin, uzaysal ışık modülatörü kullanarak dalga cephesi şekillendirme yöntemiyle tek bir çok modlu fiber optik üzerinden bağımsız sinyalleri iletmeyi. Bu teknik biyofotonik ve iletişim mühendisliğinde nöron izleme ve nörolojik bozuklukların tedavisinde yeni olanaklar sunar.

Wavefront Şekillendirme kullanarak bir Fiber Optik aracılığıyla Çoklu Sinyalleri İletim

Daha fazla video keşfet