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
Измерение спектров флуоресценции Avantes

Флуоресцентная спектроскопия (т.н. флуорометрия или спектрофлуориметрия), представляет собой тип электромагнитной спектроскопии, при которой анализируется флуоресценция образца.

Применение дифракционных оптических элементов в преобразовании распределения интенсивности лазерного пучка

В статье изложены принципы работы и примеры использования современной дифракционной оптики: гомогенизаторов, светоделителей, формирователей профиля интенсивности.

Бриллюэновская спектроскопия

Высокая контрастность и подавление волн накачки в спектрометре LightMachinery HF-8999-532 позволили наблюдать отчетливый спектр Бриллюэна.

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