Name: high-speed continuous-wave stimulated brillouin scattering spectrometer for material analysis
Uploaded: 2017-09-22T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis at JoVE.com

IR is dankbaar voor de Stichting Azrieli voor de PhD fellowship award.

Opmerking: tenzij anders vermeld, (i) alle mounts te plaatsen van houders en draai de post honken schoon met een klemmen vork of montage basis aan de optische tabel sluit, en (ii) gebruik output laser bevoegdheden van 2-10 mW voor alle uitlijning procedures.
 Opmerking: zet alle opto-elektrische/elektronische apparaten in de setup en 30 min van warmup tijd vóór gebruik toestaan.
 1. voorbereiden van de lichtbundel van de optische weglengte van sonde <ol><li><st...

<ol>
	<li>Koski, K. J., Akhenblit, P., McKiernan, K., Yarger, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+determination+of+the+complete+elastic+moduli+of+spider+silks.">Non-invasive determination of the complete elastic moduli of spider silks.</a> Nat. Mater. 12 (3), 262-267 (2013).</li><li>Palombo, F., Madami, M., Stone, N., Fioretto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+mapping+with+chemical+specificity+by+confocal+Brillouin+and+Raman+microscopy.">Mechanical mapping with chemical specificity by confocal Brillouin and Raman microscopy.</a> Analyst. 139 (4), 729-733 (2014).</li><li>Scarcelli, G., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+Brillouin+optical+microscopy+of+the+human+eye.">In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye.</a> Opt. Exp. 20 (8), 9197-9202 (2012).</li><li>Scarcelli, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noncontact+three-dimensional+mapping+of+intracellular+hydromechanical+properties+by+Brillouin+microscopy.">Noncontact three-dimensional mapping of intracellular hydromechanical properties by Brillouin microscopy.</a> Nat. Methods. 12 (12), 1132-1134 (2015).</li><li>Traverso, A. J., Thompson, J. V., Steelman, Z. A., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+Raman-Brillouin+microscope+for+chemical+and+mechanical+characterization+and+imaging.">Dual Raman-Brillouin microscope for chemical and mechanical characterization and imaging.</a> Anal. Chem. 87 (15), 7519-7523 (2015).</li><li>Antonacci, G., Foreman, M. R., Paterson, C., T&#246;r&#246;k, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+broadening+in+Brillouin+imaging.">Spectral broadening in Brillouin imaging.</a> Appl. Phys. Lett. 103 (22), 221105 (2013).</li><li>Antonacci, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+plaque+stiffness+by+Brillouin+microscopy+in+experimental+thin+cap+fibroatheroma.">Quantification of plaque stiffness by Brillouin microscopy in experimental thin cap fibroatheroma.</a> J. R. Soc. Interface. 12 (112), 20150483 (2015).</li><li>Grubbs, W. T., MacPhail, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+stimulated+Brillouin+gain+spectrometer.">High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer.</a> Rev. Sci. Instrum. 65 (1), 34-41 (1994).</li><li>Ballmann, C. W., Thompson, J. V., Traverso, A. J., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimulated+Brillouin+scattering+microscopic+imaging.">Stimulated Brillouin scattering microscopic imaging.</a> Sci Rep. 5, 18139 (2015).</li><li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Background-free+Brillouin+spectroscopy+in+scattering+media+at+780+nm+via+stimulated+Brillouin+scattering.">Background-free Brillouin spectroscopy in scattering media at 780 nm via stimulated Brillouin scattering.</a> Opt. Lett. 41 (5), 926-929 (2016).</li><li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+stimulated+Brillouin+scattering+spectroscopy+at+780+nm.">High-speed stimulated Brillouin scattering spectroscopy at 780 nm.</a> APL Photonics. 1 (6), 061301 (2016).</li><li>She, C. Y., Moosm&#252;ller, H., Herring, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+light+scattering+spectroscopy+for+supersonic+flow+measurements.">Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements.</a> Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).</li><li>Fiore, A., Zhang, j., Peng Shao, ., Yun, S. H., Scarcelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-extinction+virtually+imaged+phased+array-based+Brillouin+spectroscopy+of+turbid+biological+media.">High-extinction virtually imaged phased array-based Brillouin spectroscopy of turbid biological media.</a> Appl. Phys. Lett. 108 (20), 203701 (2016).</li></ol>

Het systeem, dat is afgebeeld in Figuur 1, werd ontworpen om op een breadboard 18'' x 24'' dat verticaal gemonteerd kan worden op een optische tafel, vergemakkelijking van de plaatsing van waterige monsters worden gebouwd. Dientengevolge, is het belangrijk om sterk Draai alle optische en mechanische elementen en ervoor zorgen dat de pomp en sonde balken collineaire en concentrisch met de verschillende elementen voor het verlichten van het monster in de off-axis meetkunde.
Moei...

Spontane Brillouin spectroscopie is vastgesteld, in de afgelopen jaren, als een waardevolle aanpak voor de mechanische analyse van zachte materialen, zoals vloeistoffen, echte weefsel, weefsel fantomen en biologische cellen1,2, 3,4,,5,,6,7. In deze benadering, een enkele laser verlicht het monster en licht dat is inelastically verspreid van spontane thermische akoestische golven in het medium is verzameld door een spectrometer, het verstrekken van nuttige informatie over de visco-eigenschappen van het monster. De spontane Brillouin spectrum omvat twee Brillouin pieken bij de akoestische Stokes en anti-Stokes resonanties van het materiaal, en een piek van Rayleigh in de verhelderende laser-frequentie (als gevolg van elastisch verstrooide licht). Voor een Brillouin backscattering geometrie, de Brillouin frequenties worden verschoven door verschillende GHz van de lichtdoorlatende laser-frequentie en spectrale breedte van honderden MHz.
Terwijl de systemen-van-keuze voor het verwerven van spontane Brillouin spectra in zachte materie1,2scannen Fabry-Pérot spectrometers geweest, de recente technologische vooruitgang in vrijwel fase matrix (VIPA) beeld spectrometers hebt ingeschakeld aanzienlijk sneller (sub-seconde) Brillouin metingen met voldoende spectrale resolutie (sub-GHz)3,4,5,6,7. In dit protocol presenteren wij de bouw van een verschillende, hoge snelheid, hoge spectrale resolutie, nauwkeurige Brillouin spectrometer gebaseerd op de detectie van continuous-wave-gestimuleerd-Brillouin-verstrooiing (CW-SBS) licht van niet-troebel en troebel monsters in een bijna terug verstrooiing geometrie.
In CW-SBS spectroscopie overlappen continuous-wave (CW) pomp en sonde lasers, licht ontstemd in frequentie, in een monster te stimuleren van akoestische golven. Als het frequentie verschil tussen de pomp en sonde balken overeenkomt met een specifieke akoestische resonantie van het materiaal, wordt versterking of deamplification van het signaal van de sonde verzorgd door gestimuleerde Brillouin winst of verlies (SBG/SBL) processen, respectievelijk; anders treedt er geen SBS (de) versterking op8,9,10,11. Dus, een spectrum van SBG (SBL) kan worden verkregen door het scannen van het frequentie verschil tussen de lasers over de materiële Brillouin resonanties en opsporen van de toename (afname), of winst (verlies), in de intensiteit van de sonde als gevolg van SBS. In tegenstelling tot in spontane Brillouin verstrooiing, elastische verstrooiing achtergrond is inherent afwezig in SBS, waardoor uitstekende Brillouin contrast in troebel zowel niet-troebel monsters zonder enige noodzaak voor Rayleigh afwijzing filters als vereist in VIPA spectrometers10,11,13.
De belangrijkste bouwstenen van een spectrometer CW-SBS zijn de pomp en sonde lasers en de gestimuleerd Brillouin winst/verlies detector. Voor hoge spectrale resolutie, hoge snelheid CW-SBS spectroscopie, moeten de lasers single-frequentie (&#60; 10 MHz linewidth) met voldoende breed golflengte tunability (20-30 GHz) en scannen (&#62; 200 GHz/s), de stabiliteit van de frequentie van de lange termijn (&#60; 50 MHz/h) en lage intensiteit lawaai. Bovendien, lineair gepolariseerde en diffractie-limited laser balken met bevoegdheden van enkele honderden (tientallen) van mW op monster nodig zijn voor de pomp (sonde) bundel. Tot slot moet de gestimuleerd Brillouin winst/verlies detector worden ontworpen om betrouwbaar detecteren van zwakke neerwaarts gestimuleerd Brillouin winst/verlies (SBG/SBL) niveaus (10-5 - 10-6) in zachte materie. Om aan deze behoeften voldoen, geselecteerd we gedistribueerde feedback (DFB) diodelasers gekoppeld aan het behoud van polarisatie vezels samen met een gestimuleerd Brillouin winst/verlies detector combineren een ultra-smalband atomaire damp inkeping-filter en een hoge-frequentie single-modulatie lock-in versterker als geïllustreerd in Figuur 1. Deze regeling detectie verdubbelt de intensiteit van het signaal van de SBG terwijl het aanzienlijk verminderen van lawaai in de intensiteit van de sonde, waar het gewenste signaal van de SBG ingesloten11 is. Merk op dat de rol van de atomaire damp inkeping-filter gebruikt in onze SBS spectrometer is aanzienlijk te verminderen de detectie van ongewenste verdwaalde pomp reflecties in plaats van te verlagen van de elastische verstrooiing achtergrond zoals in VIPA spectrometers, die zowel detecteert spontane Rayleigh en Brillouin verspreid licht. Met behulp van het protocol die hieronder worden beschreven, een CW-SBS-spectrometer figuur kan worden geconstrueerd met de mogelijkheid van het verwerven van transmissie spectra van water en weefsel phantoms met SBG niveaus zo laag als 10-6 op &#60; 35 MHz Brillouin-shift meting precisie en binnen 100 ms of minder.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55527/55527fig1.jpg"> 
Figuur 1: Continuous-wave gestimuleerd Brillouin verstrooiing (CW-SBS) Spectrometer. Twee continuous-wave pomp en sonde diodelasers (DL), frequentie rond de Brillouin verschuiving van het monster, ontstemd zijn gekoppeld in behoud van polarisatie enkelvoudige modus vezels collimator C1 en C2, respectievelijk. De pomp-sonde frequentie verschil wordt gemeten door het detecteren van de beat frequentie tussen balken geschild van de pomp en sonde lasers met behulp van een set van vezel splitters (FS), een snelle foto (FPD)-elektrische cel en een frequentie counter (FC). De sonde S-gepolariseerd licht (licht rood), uitgebreid met behulp van een Kepleriaanse balk expander (L1 en L2), klopt circulair gepolariseerd door een kwart-golf-plaat (lambda1van /4) en gericht op het monster (S) door een achromatische lens (L3). Voor effectieve SBS interactie en optische isolatie, de pomp lichtbundel (diepe rode), uitgebreid met behulp van een Kepleriaanse balk expander (L5 en L6), is eerst P-gepolariseerde met behulp van een half-golf plaat λ2/4), vervolgens verzonden via een polariserende balk splitter (PBS), ten slotte links circulair gepolariseerd door een kwart-golf-plaat (lambda2van /4) en is gericht op het monster met een achromatische lens (L4; hetzelfde als L3). Merk op dat de pomp en sonde balken bijna tegen in de steekproef uitdragen en die een S-georiënteerde polarisator (P) werd gebruikt om te voorkomen dat de lichtbundel van de P-gepolariseerde pomp (uit λ1/4) de sonde laser. Voor de lock-in detectie, is de pomp bundel sinusoidally gemoduleerd op fm met een akoestisch-optische modulator (AOM). Het signaal van de SBG, manifesteerde als intensiteit variaties op frequentie fm (zie inzet), is gedemoduleerd meteen lock-in versterker (LIA) na detectie van een groot-gebied fotodiode (PD). Voor belangrijke eliminatie van verdwaalde pomp reflecties in de fotodiode, worden een smalband Bragg filter (BF) en een atomaire notch filter (85RB) rond de pomp golflengte gebruikt naast met een licht-blokkerende iris (I). Gegevens is geregistreerd door een overname gegevenskaart (DAQ) aangesloten op een personal computer (PC) voor verdere analyse van het spectrum Brillouin. Alle opklapbare spiegels (M1- M6) worden gebruikt om de spectrometer op een 18'' × 24'' breadboard die verticaal gemonteerd is op de optische tafel voor het vergemakkelijken van de plaatsing van waterige monsters past. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55527/55527fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Probe diode laser head and controller</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>SYST DL-100-DFB</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pump amplified diode laser and controller</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>SYST TA-pro-DFB</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FC/APC fiber dock</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>FiberDock&#160;</td>
			<td>Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High power single mode polarization maintaining FC/APC fiber patchcord</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>OE-000796</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FC/APC fiber collimation with adjustable collimation optics</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>FiberOut</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FC/APC fiber fixed collimator</td>
			<td>OZ Optics</td>
			<td>HPUCO-33A-780-P-6.1-AS</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single mode polarization maintaining fiber splitter 33:67</td>
			<td>OZ Optics</td>
			<td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single mode polarization maintaining fiber splitter 50:50</td>
			<td>OZ Optics</td>
			<td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>f=25 mm, &#216;1/2&#34; Achromatic Doublet, SM05-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC127-025-B-ML</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>f=30 mm, &#216;1&#34; Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-30-B-ML</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>f=50 mm, &#216;1&#34; Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-50-B-ML</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>f=100 mm, &#216;1&#34; Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
AC254-100-B-ML</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>f=200 mm, &#216;1&#34; Achromatic Doublet, SM1-Threaded Mount, ARC: 650-1050 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
AC254-200-B-ML</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Broadband Dielectric Mirror, 750-1100 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
BB05-E03</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Broadband Dielectric Mirror, 750-1100 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
BB1-E03</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Polarizing beamsplitter cube, 780 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
PBS25-780</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Linear polarizer with N-BK7 protective windows, 600-1100 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
LPNIRE100-B</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shearing Interferometer with a 1-3 mm Beam Diameter Shear Plate</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SI035</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-Axis Locking kinematic optic mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
K6XS</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compact five-axis platform</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
PY005</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pedestal mounting adapter for 5-axis platform</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
PY005A2</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polaris low drift &#216;1/2&#34; kinematic mirror mount, 3 adjusters</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
POLARIS-K05</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens mount for &#216;1&#34; optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
LMR1</td>
			<td>Quantity: 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter with external SM1 threads and Internal SM05 threads, 0.40&#34; thick</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
SM1A6T</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotation mount for &#216;1&#34; optics</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
RSP1</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Kinematic prism mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
KM100PM</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graduated ring-activated SM1 iris diaphragm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
SM1D12C</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Post-mounted iris diaphragm, &#216;12.0 mm max aperture</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ID12</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/2&#34; translation stage with standard micrometer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MT1</td>
			<td>Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 1&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RS1P8E</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 1.5&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RS1.5P8E</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 2&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RS2P8E</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 2.5&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RS2.5P8E</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Pedestal pillar post, 8-32 taps, L = 3&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RS3P8E</td>
			<td>Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Short clamping fork</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CF125</td>
			<td>Quantity: 12</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting base</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BA1S</td>
			<td>Quantity: 8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Large V-Clamp with PM4 Clamping Arm, 2.5&#34; Long, Imperial</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>VC3C</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 1&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 1.5&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH1.5</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Post holder, spring-loaded hex-locking thumbscrew, L = 2&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PH2</td>
			<td>Quantity: 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4&#34;-20 tap, L = 1&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR1</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4&#34;-20 tap, L = 1.5&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR1.5</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1/2&#34; Optical post, SS, 8-32 setscrew, 1/4&#34;-20 tap, L = 2&#34;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TR2</td>
			<td>Quantity: 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum breadboard 18&#34; x 24&#34; x 1/2&#34;, 1/4&#34;-20 taps</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MB1824</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12&#34; Vertical bracket for breadboards, 1/4&#34;-20 holes, 1 piece</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>VB01</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si photodiode, 40 ns Rise time, 400 - 1100 nm, 10 mm x 10 mm active area</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>
FDS1010</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waveplate, zero order, 1/4 wave 780nm</td>
			<td>Tower Optics</td>
			<td>Z-17.5-A-.250-B-780</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waveplate, zero order, 1/2 wave 780nm</td>
			<td>Tower Optics</td>
			<td>Z-17.5-A-.500-B-780</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber coupled ultra high speed photodetector</td>
			<td>Newport</td>
			<td>1434</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gimbal optical miror mount</td>
			<td>Newport</td>
			<td>U100-G2H ULTIMA</td>
			<td>Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>linear stage with 25 mm travel range</td>
			<td>Newport</td>
			<td>&#160;M-423&#160;</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lockable differential micrometer, 25 mm coarse, 0.2 mm fine,11 lb. load</td>
			<td>Newport</td>
			<td>&#160;DM-25L</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XYZ Motor linear stage</td>
			<td>Applied Scientific Instrumentation</td>
			<td>LS-50</td>
			<td>Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage controller</td>
			<td>Applied Scientific Instrumentation</td>
			<td>MS-2000</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample holder</td>
			<td>Home made</td>
			<td>Custom</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubidium 85 Fused Silica spectroscopy cell with flat AR-coated windows, 150 mm length, 25mm diameter</td>
			<td>Photonics Technologies</td>
			<td>SC-RB85-25x150-Q-AR</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermally conductive pad 300 mm x 300 mm</td>
			<td>BERGQUIST</td>
			<td>Q3AC 300MMX300MM SHEET</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat tape 0.15 mm x 2.5&#160; mm x 5 m, 4.29&#160; W/m</td>
			<td>KANTHAL</td>
			<td>8908271</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polytetrafluoroethylene tape 1/2&#39;&#39; x 12 m</td>
			<td>Teflon tape</td>
			<td>R.G.D</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reflecting Bragg grating bandpass filter</td>
			<td>OptiGrate</td>
			<td>SPC-780</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High frequncy aousto optic modulator</td>
			<td>Gooch and Housego</td>
			<td>15210</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aousto optic modulator RF driver, frequncy: 210 MHz&#160;</td>
			<td>Gooch and Housego</td>
			<td>MHP210-1ADS2-A1</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High frequncy lock-in amplifier&#160;</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR844</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frequency counter</td>
			<td>Phase Matrix</td>
			<td>EIP 578B</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arbitrary function Generator</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>AFG2021</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition (DAQ) module</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI USB-6212 BNC</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition (DAQ) software&#160;</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>LabVIEW 2014</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Regulated DC power supply&#160; dual 0-30V 5A</td>
			<td>MEILI</td>
			<td>MCH-305D-ii</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple</td>
			<td>MRC</td>
			<td>TP-01</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>MRC</td>
			<td>TM-5007</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coaxial low pass filter DC-1.9 MHz</td>
			<td>Mini Circuits</td>
			<td>BLP-1.9+</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>20% lipid-emulsion</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I141-100ml</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>24x40 mm cover glass thick:3 #</td>
			<td>Menzel Glaser</td>
			<td>150285</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computational software&#160;</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>MATLAB 2015a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-speed continuous-wave stimulated brillouin scattering spectrometer for material analysis

De afgelopen jaren getuige geweest van een aanzienlijke toename van het gebruik van spontane Brillouin spectrometers voor contactloze analyse van zachte materie, zoals waterige oplossingen en biomaterialen, met snelle overname times. Hier bespreken we de vergadering en werking van een Brillouin spectrometer die gebruikmaakt van gestimuleerd Brillouin verstrooiing (SBS) voor het meten van gestimuleerd Brillouin winst (SBG) spectra van water en lipide emulsie gebaseerde weefsel-achtige monsters in verzendmodus met &lt; 10 MHz spectrale resolutie en &lt; 35 precisie van de meting van de MHz Brillouin-shift op &lt; 100 ms. de spectrometer bestaat uit twee bijna teeltmateriaal contra continuous-wave (CW) smalle-linewidth lasers op 780 nm waarvan frequentie verstemming wordt gescand door de materiële Brillouin verschuiving. Met behulp van een ultra-smalband hete rubidium-85 damp notch filter en een fase-gevoelige detector, de-naar-ruis-signaalverhouding van het signaal van de SBG is aanzienlijk verbeterd in vergelijking met die verkregen met bestaande CW-SBS spectrometers. Deze verbetering kunt meten van SBG spectra met maximaal 100-fold snellere overname tijden, teneinde hoge spectrale resolutie en hoge-precisie Brillouin analyse van zachte materialen op hoge snelheid.

Cijfers 2b en 3b weer typische punt SBG spectra van gedestilleerd water en lipide-emulsie weefsel phantom monsters (met 2,25 verstrooiing gebeurtenissen en een demping coëfficiënt van 45 cm-1) binnen 10 ms en 100 ms, respectievelijk gemeten. Ter vergelijking: we gemeten de SBG spectra in 10 s zoals in de Figuren 2a en 3a. In deze metingen, de rubidium-85 damp-cel werd verwarmd tot 90 ° C voor verdwaalde pomp...

Watch this Scientific Journal Video about High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis at JoVE.com

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Beschrijven we de bouw van een snelle continuous-wave-gestimuleerd-Brillouin-verstrooiing (CW-SBS) spectrometer. De spectrometer heeft één-frequentie-diodelasers en een atomaire damp inkeping-filter te verwerven transmissie spectra van troebel/niet-troebel monsters met hoge spectrale resolutie bij snelheden tot 100-fold sneller dan die van bestaande CW-SBS spectrometers. Deze verbetering maakt een snelle Brillouin materiële analyse.

High-Speed Continuous-wave gestimuleerd Brillouin verstrooiing Spectrometer voor materiaal analyse

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Meten Ruimtelijk-en Directionally-variërend lichtverstrooiing van biologisch materiaal

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

High-speed stromingsvisualisatie Dichtbij Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

Meten Materiaal microstructuur Onder Flow Met behulp van 1-2 Plane Flow-Lage hoek neutronenverstrooiing

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Quantum State Engineering of Light met Continuous-wave optische parametrische oscillatoren

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Visualisatie van High Speed ​​Liquid Jet Impactie op een bewegend oppervlak

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Experimentele methoden voor Onderzoek van Shape geheugen gebaseerd Elastocaloric Cooling Processen en Model Validation

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Emissie spectroscopische Boundary Layer Investigation tijdens Ablatief materiaaltestreactoren in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Stimulated Stokes and Antistokes Raman Scattering in Microspherical Whispering Gallery Mode Resonators

Gestimuleerde Stokes en Antistokes Raman Scattering in microsferische Whispering Gallery Mode Resonators

Dielectric microspheres can confine light and sound for a length of time through high quality factor whispering gallery modes (WGM). Glass microspheres ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) gebaseerde methodologie om kwantitatief te evalueren voorwaartse en achterwaartse lichtverspreiding van intraculaire objectieven

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...