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
Новые статьи
Оптическое манипулирование пучками, сформированными с применением пространственных модуляторов света

Недавние исследования показали, что высокофокусированные лазерные пучки могут применяться в оптических пинцетах благодаря наличию градиента силы и углового момента.

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