Femtosekunden-Pulslaser haben breite Anwendungen in der Multiphotonen-Miscroskopie. Dieses Protokoll kann verwendet werden, um einen femtosekunden-All-Normal-Dispersionsfaserlaser herzustellen, der kompakt, robust und kostengünstig ist. Im Vergleich zu kommerziellen Solid-State-Ultraschnelllasern kostet der in dieser Technik produzierte Laser viel weniger, da er nur aus handelsüblichen Teilen besteht.
Auch Faserlaser benötigen keine Wasserkühlung, so dass die Größe des Systems kleiner ist. Nicht zuletzt erfordern die Faserkomponenten keine Ausrichtung, was das System vibrationsfest macht. Im Gegensatz zu handelsüblichen Systemen verfügt dieser Laser nicht über eine Abdeckung, um unerwünschte Strahlen zu blockieren.
Für die Montage und bedienung des Lasers wird erfahrenes Personal benötigt. Einige Experimente scheinen nicht reproduzierbar zu sein, da es sehr wahrscheinlich einige ungenannte Details vermisst, wenn sie schriftlichen Anweisungen folgen. In der Video-Demonstration werden die Zuschauer nichts verpassen.
Beginnen Sie mit dem Spleißen von Singlemode-Fasern oder SMFs, um die ordnungsgemäße Leistung der Spleißgeräte zu gewährleisten, bevor wertvollere Glasfasermaterialien verwendet werden. Mit einem Faserabisolierwerkzeug ca. 30 Millimeter der Faser abstreifen. Wenn Sie mit zerbrechlichen Fasern arbeiten, kann eine Rasierklinge verwendet werden, um den Puffer vorsichtig abzuschälen.
Verwenden Sie ein fusselfreies Gewebe mit Ethanol oder Isopropanol, um die abgestreifte Faser zu reinigen. Ein brummender Ton beim Wischen zeigt an, dass die Faser ausreichend sauber ist. Legen Sie dann den Faserhalter auf den Faserspalter und stellen Sie sicher, dass die Klinge, die Faserklemme des Cleavers und der Faserhalter alle sauber sind.
Laden Sie die Faser vorsichtig in den Faserhalter und lassen Sie ca. 25 Millimeter abgestreifte saubere Faser am freien Ende des Cleavers zum Klemmen zurück. Schließen Sie die Faserklemme vorsichtig am Cleaver. Um eine überbordende Spannung an der Faser zu vermeiden, öffnen und schließen Sie die Klemme.
Drücken Sie die Cut-Taste und der Cleaver schneidet die Faser automatisch. Verwenden Sie Pinzette mit kunststoffabgerundeten Spitzen, um das aus der Faser ausgeschnittene Stück in einen scharfen Entsorgungsbehälter zu bewegen und den Faserhalter auf den Fusionsspleißer zu übertragen. Wiederholen Sie den Vorgang, um die zweite Faser zu spalten.
Die beiden Fasern, die zusammengespleißt werden sollen, sollten durch die Faserhalter innerhalb des Faserspleißers gegeneinander gesponnene Enden haben. Schließen Sie die Abdeckung des Spleißers, und legen Sie Parameter wie Kerndurchmesser, Modusfelddurchmesser und Verkleidungsdurchmesser fest. Legen Sie die Ausrichtungsmethode auf Cladding fest, drücken Sie die Set-Taste, und der Spleißer wird automatisch ausgerichtet.
Drücken Sie an jedem Stopp die Set-Taste, um die Qualität der Ausrichtung zu bestätigen. Der Spleiß wird automatisch durchgeführt. Überprüfen Sie die Qualität des Spleißes mit den Qualitätskontrollen des Spleißers sowie der Kameraansicht der Region.
Ein guter Spleiß hat eine gleichmäßige Verkleidungsgrenze und gleichmäßige Helligkeit entlang der Faser, so dass keine Spleiß-Kreuzung sichtbar ist. Öffnen Sie dann die Spleißdeckel und einen der Faserhalter. Optional kann eine Faserhülse hinzugefügt werden, um den Spleiß zu schützen, und die Heizung des Spleißers kann verwendet werden, um die Hülse auf die Faser zu formen.
Spleißen Sie die Combiner-Ausgabe an die ytterbium-dotierte aktive Faser. Befolgen Sie das zuvor beschriebene Verfahren, um die Combiner-Ausgangsfaser zu spalten. Aufgrund der Form der Verkleidung sollte die aktive Faser zunächst mit einem Stück Singlemode-Faser geklemmt und gespleißt werden, das später entfernt wird.
Schneiden Sie die Single-Mode-Faser etwa zwei Zentimeter vom Spleißpunkt mit einem Drahtschneider ab. Dann streifen Sie die gesamte Länge der Single-Mode-Faser und 0,5 Zentimeter der aktiven Faser, die die aktive Faser mit zwei Zentimetern pufferloser Singlemode-Faser verkapseln lässt. Laden Sie die aktive Faser in den Cleaver und stellen Sie sicher, dass nur die Singlemode-Faser von der Faserklemme geklemmt wird.
Von diesem Punkt an folgen Sie dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Cverleaving und Spleißen der Faser. Sicherheit hat oberste Priorität. Denken Sie daran, jedes Stück Faserfragment in die scharfe Objektbox zu legen.
Außerdem sollten Laserschutzbrillen bei Betrieb der Pumpe warnen. Schalten Sie das Oszilloskop ein und stellen Sie das Gerät auf AC-Kopplungsmodus ein, wobei der Triggerpegel auf 30 Millivolt eingestellt ist. Verschieben Sie die photodiode-Eingangsfaser des optischen Spektrumanalysators auf monochromatische Eingaben und stellen Sie das Gerät auf den OSA-Modus ein.
Verriegeln Sie dann die Phase des Lasers, indem Sie die Wellenplatten einstellen. Drehen Sie Quarter-Wave Plate 2 mehrere Grad hin und her. Das Modus-Sperrspektrum besteht aus zwei stabilen Spitzen mit einem Plateau zwischen ihnen.
Beobachten Sie in der Zwischenzeit einen stabilen Pulszug auf dem Oszilloskop. Wenn das Modussperrspektrum nicht beobachtet wird, drehen Sie die Quarter-Wave-Platte 1 mehrere Grad in eine Richtung, und wiederholen Sie den vorherigen Schritt. Wenn das Spektrum immer noch nicht beobachtet wird, drehen Sie den Birefringent-Filter um mehrere Grad und wiederholen Sie den Vorgang.
Der modusgesperrte Betrieb wurde nach Abschluss der Faserlaserfertigung überprüft. Die Pulsspektrumausgabe des Laseroszillators wurde in der Nähe von 1070 Nanometern mit der charakteristischen Katzenohrform zentriert, die die Modusverriegelung anzeigt, wie sie durch numerische Simulation vorhergesagt wird. Als weitere Diagnose für die Modusverriegelung wurden die Pulsdauer und die Pulswiederholungsleistungsspektren mit dem Autokorrelator bzw. dem Hochfrequenzspektrumanalysator gemessen.
Es wurden Pulsdauern von 70 Femtosekunden gemessen. Die Pulsstabilität wurde durch kontinuierliche Überwachung der durchschnittlichen Ausgangsleistung und des Pulsspektrums getestet. Wenn das Laser-Setup auf einem schwimmenden optischen Tisch mit Vibrationsdämpfung montiert wurde, betrug die Leistungsdrift weniger als 3,5% über 24 Stunden ohne aktive Kühlung.
Nach der Überprüfung der Modussperre wurde die Bildgebungsleistung mit einfachen Testzielen und biologischen Proben getestet. Die Fluoreszenz wurde bei der Einstellung der Pulsleistung gemessen, die überprüfte, ob das Signal quadratisch von der Laserleistung abhängig war, die an die Probenebene geliefert wurde. Gefärbte und ungefärbte biologische Proben wurden mit dem kundenspezifischen Faserlaser abgebildet.
Als zusätzliche Überprüfung der Zwei-Photonen-Erregung wurden gesammelte hyperspektrale Bilder von mehrfarbigen fluoreszierenden Mikrosphären mit Bildern verglichen, die durch lineare Anregung mit kommerziellen Diodenlasern aufgenommen wurden. Schließlich wurden die normalisierten Spektren von grünen und roten Perlen, die vom Diodenlaser im Vergleich zum benutzerdefinierten FS-Faserlaser angeregt wurden, verglichen. Die Freiraumkomponente kann durch entsprechende Faserteile ersetzt werden, die die Robustheit und Beweglichkeit weiter erhöhen können.
Das All-Faser-System kann für klinische Szenarien auf einen Warenkorb gelegt werden. Die Freiraumkomponente kann durch entsprechende Faserteile ersetzt werden, die die Robustheit und Beweglichkeit weiter erhöhen können. Das All-Faser-System kann für klinische Szenarien auf einen Warenkorb gelegt werden.
Die Auswirkungen dieser Technologie sind eine offene Frage. Wir gehen davon aus, dass forscher dadurch neuen Zugang zur Femtosekundenlasertechnologie erhalten und sie in die Lage versetzen werden, neue Veröffentlichungen zu entwickeln.
