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Überblick

Seit der bahnbrechenden Arbeit zur Zwei-Photonen-메이저 바카라 사이트-Scanning-Fluoreszenzmikroskopie, die im Jahr 1990 veröffentlicht wurde (Denk, et al., 1990), hat die Technik von schrittweisen Veränderungen in der 메이저 바카라 사이트technologie profitiert. Diese Verbesserungen haben dazu beigetragen, dass die Technik vom Physiklabor in die Zellbiologie, die Erforschung von Krankheiten und die fortgeschrittene neurowissenschaftliche Bildgebung vordringen konnte.

Durchstimmbare One-Box-Ti:Saphir-메이저 바카라 사이트 haben diesen Trend um das Jahr 2001 eingeleitet. Einige Jahre später wurden die 메이저 바카라 사이트 mit einer automatischen Dispersionskontrolle ausgestattet, um die Pulsdauer auf der Probenebene des Mikroskops zu optimieren. Da die Bereiche anregbarer Wellenlängen bei Sonden, die länger sind als die Obergrenze von Ti:Saphir-메이저 바카라 사이트n, immer ausgereifter und effizienter wurden, wandten sich die 메이저 바카라 사이트hersteller nach 2010 optischen parametrischen Oszillatoren zu, um diesen Bedarf an einer erweiterten Farbpalette, einer tieferen Bildgebung und einer geringeren Lichtschädigung zu decken.

In diesem Artikel erörtern wir die nächste Phase in dieser Entwicklung: die Integration der schnellen Leistungsmodulation in das 메이저 바카라 사이트system und wie dies eine schnellere Einrichtung, höchste Leistung und niedrige Betriebskosten ermöglicht. 

Anforderungen an die Steuerung der 메이저 바카라 사이트leistung in der Zwei-Photonen-Mikroskopie.

In seiner einfachsten Form kann eine kontinuierliche Kontrolle der 메이저 바카라 사이트leistung durch Hinzufügen einer phasenverzögernden Wellenplatte und eines Polarisationsanalysators erreicht werden. Durch Drehen der Wellenplatte kann die Transmission der 메이저 바카라 사이트leistung durch den Analysator typischerweise von 0,2 % Transmission auf etwa 99 % verändert werden. Durch die Motorisierung der Wellenplatte kann dieser Prozess automatisiert werden, um die Leistung in der Abbildungsebene des Mikroskops zu verändern, um z. B. fokussierte Fluences in verschiedenen Tiefenrahmen auszugleichen.

Die meisten modernen 메이저 바카라 사이트-Scanning-Zwei-Photonen-Mikroskope benötigen jedoch eine höhere Modulationsgeschwindigkeit. Bei einer Raster-메이저 바카라 사이트-Scan-Anwendung, bei der die Datenerfassung nur in einer einzigen Richtung erfolgen soll, muss der 메이저 바카라 사이트 während des „Flyback-Betriebs“ ausgeblendet werden, um unerwünschte Fluoreszenzanregungen oder Photobleaching zu vermeiden. Im Fall von resonanten galvometrischen Scannern können die resultierenden Anstiegs-/Abfallzeiten nur wenige Mikrosekunden betragen. In diesem Bereich muss man optische Modulationsmethoden in Betracht ziehen. 

Elektrooptische 메이저 바카라 사이트

Ein elektro-optischer Modulator (EOM) moduliert die 메이저 바카라 사이트leistung, indem er den Strahl mit Hilfe des Pockels-Effekts in der Phase verzögert. Hier wird die Doppelbrechung in einem nicht-zentrosymmetrischen Kristall durch Anlegen eines elektrischen Feldes induziert. Wie zuvor wird ein Polarisationsanalysator verwendet, um die Einrichtung des Modulators zu vervollständigen.

Pockels-Zellen können in einer Längsanregungsgeometrie konfiguriert werden, um größere Strahlen mit relativ kurzen Kristallen aufzunehmen. In diesem Fall liegt die typische 1⁄2-Wellenspannung (d. h. die Spannung, die für eine 90-Grad-Drehung der Polarisation erforderlich ist) in der Größenordnung von 6 kV, was bei den für die 2P-Mikroskopie erforderlichen Geschwindigkeiten und Arbeitszyklen schwierig zu erreichen ist. Daher verwenden die meisten Konfigurationen für die Bildgebung eine Geometrie mit transversalem elektrischem Feld, bei der längere Kristalle zum Einsatz kommen, was die Halbwellenspannung erheblich senkt. Die Kristalle werden im Allgemeinen in 2 oder mehr seriellen Konfigurationen eingesetzt, die gegeneinander verdreht sind, um die erforderliche Schaltspannung weiter zu senken und thermische Belastungseffekte zu kompensieren.

Es muss darauf geachtet werden, den Pulskontrast (Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Sendeleistung) zu optimieren, indem die Kristalle ausgerichtet und die Offset-Spannung (Vorspannung) angepasst wird, um den besten Bildkontrast zu erzielen. 

Pockels-Zellen sind in der Zwei-Photonen-Mikroskopie weit verbreitet, vor allem in der „Eigenbauer“-Community, da sie relativ einfach eingesetzt werden können, insbesondere für Benutzer, 메이저 바카라 사이트 nur bescheidene Leistungen bei gängigen Zwei-Photonen-Wellenlängen benötigen. 

Zum Beispiel bieten Zellen auf der Basis von Kaliumdideuteriumphosphat (KD*P) hervorragende Transmissions-, Geschwindigkeits- und Kontrasteigenschaften für 2P-Anwendungen bis zu etwa 1.100 nm und bescheidene 메이저 바카라 사이트leistungen. Darüber hinaus weist KD*P eine geringe Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf, was zu einer minimalen Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) führt. Aus diesem Grund sind KD*P Pockels-Zellen eine beliebte Wahl bei der Verwendung von Ultrafast 메이저 바카라 사이트n ohne Dispersionsvorkompensation und begrenzter Abstimmung, wie z. B. Ti:Saphir-메이저 바카라 사이트n. 

Akusto-optische 메이저 바카라 사이트

Ein akusto-optischer Modulator (AOM) besteht aus einem transparenten Kristall oder Glas, auf dem ein piezoelektrischer Wandler angebracht ist. Eine Hochfrequenzwelle (RF), 메이저 바카라 사이트 an den Wandler angelegt wird, induziert eine akustische Welle, 메이저 바카라 사이트 den Kristall anspannt, was zu einem Brechungsindex-Gitter führt. Das Licht, das 메이저 바카라 사이트 Zelle durchquert, unterliegt dann der Bragg-Beugung.

Die erreichbare Anstiegs-/Abfallzeit ist proportional zu der Zeit, die die akustische Welle benötigt, um den 메이저 바카라 사이트strahl zu durchqueren, und wird daher durch Verringerung der Breite des Strahls im Kristall optimiert. 

메이저 바카라 사이트 Diskrimination und damit das Kontrastverhältnis wird sowohl durch den Trennungswinkel (θ_S) zwischen der nullten 메이저 바카라 사이트 der ersten Beugungsordnung als auch durch den Abstand zur interessierenden Arbeitsebene definiert.

Das in 메이저 바카라 사이트 Zwei-Photonen-Mikroskopie am häufigsten verwendete AOM-Material ist Telluriumdioxid, (TeO₂). 메이저 바카라 사이트ses Material weist eine ausgezeichnete Beugungseffizienz und eine hohe Leistung über einen großen Wellenlängenbereich auf. Maximale Übertragungseffizienzen werden mit bescheidenen HF-Leistungen in der Größenordnung von 30 dBm erreicht.

TeO₂-AOMs werden normalerweise im Bragg-Wechselwirkungsregime konfiguriert, das die beste Beugungseffizienz bis zur ersten Ordnung bietet, wobei höhere Ordnungen zerstörend annihiliert werden. Beachten Sie, dass zum Erreichen einer hohen Effizienz bei minimalen HF-Leistungspegeln Kristalllängen von 1 cm erforderlich sind, was zu einer nicht vernachlässigbaren Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) führt. In Anbetracht der Dispersion anderer nachgeschalteter Optiken, insbesondere des Objektivs, profitieren AOM-basierte Mikroskopsysteme von der Kombination mit 메이저 바카라 사이트n, die mit einer Dispersionsvorkompensation ausgestattet sind, um die kürzesten Pulse in der Probenebene zu erhalten.

Der Einsatz von AOMs für abstimmbare 메이저 바카라 사이트 erfordert sowohl ein sorgfältiges optisches als auch ein elektronisches Design. Da der Trennungswinkel (θ_s) sowohl von der HF-Antriebsfrequenz (d. h. der Gitterperiode) als auch von der 메이저 바카라 사이트wellenlänge abhängt, muss die HF-Antriebsfrequenz sorgfältig kalibriert werden, um beim Abstimmen der 메이저 바카라 사이트wellenlänge eine minimale Änderung der Ausrichtung zu gewährleisten. Außerdem wird die maximale Beugungseffizienz bei unterschiedlichen HF-Leistungen für verschiedene Wellenlängen erreicht. Der höhere Integrationsaufwand, der sich aus der Notwendigkeit ergibt, die HF-Frequenz und -Leistung sorgfältig zu kontrollieren und eine relativ große GVD in einem durchstimmbaren Bildgebungssystem zu verwalten, hat bisher die Verwendung von AOM in vielen Eigenbau- und kundenspezifischen Umgebungen eingeschränkt, trotz der hervorragenden Leistungsmerkmale. 

Modulation in weit abstimmbaren 메이저 바카라 사이트n

Das Aufkommen von weit durchstimmbaren One-Box-메이저 바카라 사이트n in der Größenordnung von 680-1.300 nm und mit Leistungen von mehr als 2 W erfordert eine neue Art von Leistung und Integrationsaufwand für die 메이저 바카라 사이트modulation.

Die typischerweise verwendeten KD*P Pockels-Zellen weisen bei hoher Leistung thermische Überstrahlungseffekte auf, die sich nachteilig auf die Strahlausrichtung, die Integrität der Strahltaille und die Lebensdauer auswirken. Längere Wellenlängen stellen zudem eine größere Herausforderung für die Antriebsspannung und den Kontrast dar. Lithiumtantalat ist ein praktikables EOM-Material für eine breitere Abstimmung. Allerdings ist die Gruppenlaufzeitdispersion kommerzieller Geräte höher als der korrigierbare Bereich dispersionskompensierter 메이저 바카라 사이트, was zu längeren Pulsen und geringerer Spitzenleistung führt. Das ist einer effizienten Bildgebung abträglich.

Wie bereits erwähnt, erfordern AOM-basierte Lösungen trotz ihrer potenziellen Kosten- und Leistungsvorteile ein hohes Maß an Fachwissen in den Bereichen optisches Design und elektronische Steuerung, das in vielen Bioimaging-Einrichtungen nicht ohne weiteres verfügbar ist. Allerdings sind AOM-Lösungen als integrierte Lösung von einigen Mikroskopherstellern im Handel erhältlich.

Im Jahr 2017 erkannte Coherent, dass sowohl die Anwender als auch die Mikroskopindustrie von einer gebrauchsfertigen Lösung profitieren würden, die die AOM-Modulation mit den 메이저 바카라 사이트quellen integriert. Aufbauend auf der Erfahrung mit integrierten AOM-Lösungen für industrielle Ultrafast Bearbeitungslaser hat Coherent die Total Power Control (TPC) entwickelt – als vollständig integrierte Option für den Chameleon Discovery 메이저 바카라 사이트.

메이저 바카라 사이트 Total Power Control, 메이저 바카라 사이트 auf dem Chameleon Discovery NX verfügbar ist, bietet einen hohen Kontrast (1.000:1) und eine hohe Geschwindigkeit (<1 μs Anstiegszeit) bei der Modulation über einen vollen Oktavbereich von 660 nm bis 1.320 nm in einem automatischen Paket. 

Alle anspruchsvollen Anforderungen an die Kalibrierung und Einstellung der HF-Frequenz und -Leistung sind intern im 메이저 바카라 사이트 programmiert, so dass der Benutzer oder der Mikroskop-Integrator nur noch die gewünschte Wellenlänge und Leistung angeben muss.

Da AOMs sehr kosteneffizient sind, ist der 1.040 nm Ausgang des Chameleon Discovery NX TPC ebenfalls mit einem eigenen AOM 메이저 바카라 사이트 Treiber ausgestattet. 메이저 바카라 사이트 Stromversorgung kann entweder über serielle/USB-Befehle oder über einen schnellen analogen Steuereingang gesteuert werden. 

메이저 바카라 사이트kunftstrends

Da der Anwendungsbereich der Zwei-Photonen-Bildgebungstechniken immer weiter in den Bereich der OEM- und präklinischen Anwendungen vordringt, steigt 메이저 바카라 사이트 Nachfrage nach kosteneffizienten Femtosekundenquellen mit einer Wellenlänge. 메이저 바카라 사이트 kompakten Ultrafast Lichtquellen der Axon-Serie erfüllen 메이저 바카라 사이트se Anforderungen perfekt.

Bereits in der Konzeptphase wurde 메이저 바카라 사이트 TPC-Fähigkeit in das Axon-Design integriert, um den Einsatz in neuen Mikroskop-Designs und Anwendungen zu vereinfachen. 메이저 바카라 사이트s bietet ultimativen Integrationskomfort für Anwendungen, bei denen das Zwei-Photonen-Mikroskopsystem Teil eines beweglichen diagnostischen, klinischen oder eines Screening-Geräts mit hohem Durchsatz und kein reines Forschungsinstrument ist. 

In der modernen neurowissenschaftlichen Forschung spielen Hochleistungslaser eine Schlüsselrolle bei rein optischen In-vivo-Bildgebungsverfahren, die optogenetische Stimulation verwenden (Yuste, 2012). Mehrere Dutzend Watt 메이저 바카라 사이트leistung werden mit räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs) in einzelne Beamlets aufgeteilt, die individuell Dutzende oder Hunderte von Neuronen ansprechen können. Diese Methode der optischen Kontrolle erfordert kurze und maßgeschneiderte Pulssequenzen. Hochleistungs-Faser메이저 바카라 사이트 wie der Coherent Monaco bieten dank des Ganzfaserdesigns die für diese Anwendungen erforderliche Flexibilität. Die daraus resultierende hohe Durchschnittsleistung, der hohe Energiebedarf des 메이저 바카라 사이트s und die Notwendigkeit, den Stimulationsstrahl innerhalb einer Zeitspanne von weniger als einer Millisekunde zu wechseln, stellen eine besondere Herausforderung für die etablierte Pockels-Zelltechnologie dar. Zu diesem Zweck wurde die AOM-Technologie vollständig in Monaco integriert, um eine exquisite Pulskontrolle, ein vereinfachtes Mikroskopdesign und eine erhöhte Zuverlässigkeit des Bildgebungssystems zu gewährleisten. 

Schlussfolgerungen

In dieser Technical Note haben wir die beiden führenden Ansätze zur Modulation der 메이저 바카라 사이트ausgangsleistung von Femtosekundenlasern, die in der Zwei-Photonen-Mikroskopie verwendet werden, diskutiert – die elektro-optische und die akusto-optische Modulation. Die meisten „Eigenbauer“ haben sich bisher für EOMs entschieden, weil es relativ einfach ist, dieses mit Hochspannung betriebene Gerät im optischen Pfad einzusetzen. Verschiedene Mikroskophersteller bieten entweder EOMs oder AOMs an, die teilweise in ihre 메이저 바카라 사이트systeme integriert sind, wobei ihre Softwarearchitektur sowohl das Mikroskop als auch den 메이저 바카라 사이트 steuert. Aufgrund seiner Erfahrung mit Hochleistungs-Faser메이저 바카라 사이트n, die für Fertigungsumgebungen im Dauerbetrieb entwickelt wurden, erkannte Coherent, dass die Vorteile des AOM-Ansatzes in Bezug auf Größe, Kosten, Geschwindigkeit und Gesamtleistung auch für Anwendungen der Zwei-Photonen-Bildgebung geeignet sind. Durch die Integration der ausgefeilten Steuerung des AOM in die 메이저 바카라 사이트-Software- und Hardware-Architektur von Discovery NX, Axon und Monaco profitieren Zwei-Photonen-Anwender – sowohl Eigenbauer als auch Endoskopie-Unternehmen – von einem stark vereinfachten und leichter zu steuernden optischen Aufbau für Anwendungen, die von fortgeschrittenen Neurowissenschaften bis hin zur medizinischen Diagnostik reichen.