Главная / Библиотека / Компенсация дисперсии в микроскопии трехфотонного возбуждения

Компенсация дисперсии в микроскопии трехфотонного возбуждения

Компенсация дисперсии в микроскопии трехфотонного возбуждения

Трехфотонная микроскопия – усовершенствованный метод двухфотонной микроскопии, в котором используется не двух-, а трехфотонное возбуждение в диапазоне 1300 – 1700 нм.  Увеличение длины волны возбуждающего лазерного излучения до 1700 нм позволяет сократить рассеяние и поглощение в тканях, ограничивающих глубину поля зрения, однако методы компенсации дисперсии в многофотонной микроскопии по-прежнему остаются актуальной темой исследований в современной фотонике.

Эффекты дисперсии групповых скоростей влияют на фазу в каждой спектральной компоненте импульса на величину, зависящую от частоты и длины распространения. Спектр импульса остается неизменным, но его форма искажается: характерное следствие дисперсии – частотная модуляция, приводящая к «расплыванию» профиля оптического импульса.

AVUS-3P-Dispersion-Compensation-and-Autocorrelator-for-Three-Photon-Imaging-169-Marker-768x432

Схема эксперимента в 3Р-микроскопии. Автокоррелятор используется для измерения длительности импульса, оптический параметрический усилитель – для перестраивания длины волны лазерного источника.  Для оценки дисперсии импульса применяется трехфотонный лазерный микроскоп. Фото Christian Wilms.

В многофотонной микроскопии длительность импульса и мощность испускаемых флюоресцентных фотонов связана обратной квадратичной зависимостью: чем короче импульс лазерного излучения (для трехфотонной микроскопии оптимальной длительностью считается длина 40 – 70 фс), тем большей энергией за единицу времени обладает излучение флюорофора. Недостаток энергии импульса ведет к значительному уменьшению количества излучаемых веществом фотонов, что негативно влияет на разрешение и контраст итогового изображения.

Dispersion-Compensation-Three-Photon-Microscopy-Pulsewidth-vs-GDD-300x277

Рисунок 1. Влияние дисперсии групповой скорости на форму импульса: многофотонное возбуждение.

Искажение (уширение) формы происходит вследствие дисперсии групповых скоростей спектральных компонент импульса. Этот параметр определяется оптическим материалом и измеряется в фс2/мм, показывая соотношение между дисперсией и длиной оптического пути. В микроскопе, как правило, присутствует оптика из разных материалов, следовательно, каждый элемент влияет на форму светового импульса.

Уменьшить дисперсию в оптической схеме возможно подбором соответствующих оптических материалов, а также коррекцией расположения оптических элементов в схеме. Специальные пассивные устройства, компенсаторы дисперсии, предназначены для исправления формы оптических сигналов. Эти устройства вносят угловую дисперсию, равную по величине и противоположную по знаку. Суммарная дисперсия системы становится равной нулю.

AVUS-3P-Dispersion-Compensation-and-Autocorrelator-for-Three-Photon-Imaging-with-Scientifica-Hyperscope-300x221

Схема опыта по микроскопии трехфотонного возбуждения. Используется HyperScope Scientifica, компенсатор дисперсии и измеритель длительности импульса АРЕ. Фото Christian Wilms.

Dispersion-Compensation-Three-Photon-Microscopy-3P-Wavelength-vs-Dispersion-GDD-1024x709

Рисунок 2. Графики иллюстрируют необходимую величину дисперсии групповой задержки в стандартной конфигурации 2P-микроскопа. Верхняя и нижняя линии соответствуют высоким и низким значениям дисперсии в объективах микроскопа. 

Dispersion-Compensation-Three-Photon-Microscopy-3P-Wavelength-vs-Dispersion-GDD-1024x709

Рисунок 3. График иллюстрирует требуемую величину дисперсии групповой задержки в стандартной конфигурации 3P-микроскопа. При трехфотонном возбуждении присутствует как отрицательная, так и положительная дисперсионные компоненты.

Необходимо отметить, что схемы компенсации дисперсии при двух- и трехфотонном возбуждении различаются. Интенсивность и контраст визуализации при трехфотонном возбуждении флюоресценции зависит от мощности импульса: чем более короткий импульс достигает вещества, тем более контрастная и информативная картина получается в результате.

На форму фемто- и пикосекундного импульса влияют эффекты дисперсии третьего порядка, вызывая значительное уширение и снижая пиковую мощность. Компания APE предлагает решения для научных исследований в области микроскопии с многофотонным возбуждением:


©APE

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции APE на территории РФ

 

Теги измерение длительности коротких импульсов трехфотонная микроскопия дисперсия флюоресцентная микроскопия
Последние статьи
Объемные брэгговские решетки в лазерных резонаторах

В статье приводится обзор последних достижений в разработке дифракционных оптических элементов - решеток Брэгга, записанных на фототерморефрактивных (ФТР) стеклах. Группа из колледжа оптики и фотоники при Университете центральной Флориды представила экспериментальные результаты, отражающие изменения параметров выходного лазерного излучения при использовании брэгговских решеток, записанных на ФТР стекле. 

Применение квантово-каскадных лазеров в абсорбционной спектроскопии

Спектроскопические методы, основанные на использовании лазерных источников, имеют большой потенциал для выявления и мониторинга компонентов в газовой фазе. Высокая чувствительность и селективность лазера позволяет использовать их для количественной оценки атомов и молекул в образце. Квантово-каскадные лазеры, излучающие в области среднего ИК диапазона, обеспечивают высокое разрешение и позволяют идентифицировать спектр молекул в газовых образцах и в парах воды.

Спектроскопия тонкопленочных покрытий

Тонкие пленки используются в современных высокотехнологичных полупроводниковых структурах, микроэлектронике, матричных приемниках и, конечно, в оптике. Развитие знаний о свойствах материалов позволило науке совершить настоящий прорыв. Конечное применение тонкопленочных структур может быть разнообразным, но постоянной остается необходимость точного контроля толщины каждого слоя в процессе эпитаксиального роста. Толщина пленки обычно находится в диапазоне от 1 нм до 100 мкм.

Компенсация дисперсии в микроскопии трехфотонного возбуждения

Трехфотонная микроскопия – усовершенствованный метод двухфотонной микроскопии, в котором используется не двух-, а трехфотонное возбуждение в диапазоне 1300 – 1700 нм.  Увеличение длины волны возбуждающего лазерного излучения до 1700 нм позволяет сократить рассеяние и поглощение в тканях, ограничивающих глубину поля зрения, однако методы компенсации дисперсии в многофотонной микроскопии по-прежнему остаются актуальной темой исследований в современной фотонике.

Спектрометры Avantes для лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии

Лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия (ЛИЭС) – один из типов атомно-эмиссионного спектрального анализа. Методом ЛИЭС изучаются спектры плазмы лазерного пробоя (лазерной искры) в анализе твердотельных образцов, жидкостей, газовых сред, взвешенной пыли и аэрозолей.

У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б, офис 502

г. Санкт-Петербург, Коломяжский проспект, 33 корпус 2