Laser Semikonduktor Berdenyut Picosecond Untuk Resolusi Waktu

Dirancang dan diproduksi oleh Becker & Hickl - bh menawarkan laser semikonduktor dioda berdenyut pikodetik dalam panjang gelombang mulai dari UV hingga NIR. Semua laser semikonduktor berdenyut pikodetik bh tersedia dengan catu daya +12V sederhana, atau dari port USB PC atau laptop. Fitur lainnya termasuk frekuensi pengulangan yang tinggi, lebar pulsa yang pendek, stabilitas waktu dan daya yang belum pernah terjadi sebelumnya, dan tingkat kebisingan listrik yang sangat rendah. Elektronik penggerak lengkap diintegrasikan ke dalam modul laser. Semua modul laser semikonduktor bh kompatibel langsung dengan modul bh TCSPC. Cari tahu lebih lanjut tentang berbagai aplikasi produk, khususnya pada sistem TCSPC, di halaman ini.
Apa saja aplikasi laser berdenyut ultrapendek?
Salah satu bidang aplikasi terpenting untuk laser berdenyut ultrapendek adalah teknik pencitraan pemindaian fluoresensi seumur hidup pencitraan (FLIM). Secara khusus, teknik TCSPC-FLIM didasarkan pada penggunaan sinar laser berdenyut dari laser semikonduktor berdenyut untuk memindai sampel pada tingkat pengulangan yang tinggi dan kemudian mendeteksi foton tunggal dari sinyal fluoresensi yang dikembalikan dari sampel. Setiap foton ditentukan oleh waktunya dalam siklus pulsa laser dan posisi titik laser di area yang dipindai pada saat deteksi. Proses perekaman menciptakan distribusi foton pada parameter ini. Hasilnya dapat dilihat sebagai susunan piksel, masing-masing berisi kurva peluruhan fluoresensi lengkap pada sejumlah besar saluran waktu.
FLIM oftalmik adalah salah satu area aplikasi untuk laser berdenyut. Persyaratan dasar untuk aplikasi ini adalah eksitasi mata manusia oleh laser semikonduktor pikodetik.
Sinar yang dihasilkan laser semikonduktor diproyeksikan langsung ke pupil mata pasien. Fluoresensi yang kembali dari latar belakang mata (fundus) terdeteksi dalam dua saluran panjang gelombang.
Cahaya ini ditangkap oleh modul FLIM, diproses dan dievaluasi selama pencitraan. Data yang diperoleh dengan cara ini memberikan kesempatan kepada dokter untuk mengenali penyakit mata secara dini jauh lebih cepat dibandingkan metode yang tersedia saat ini. Oleh karena itu, laser semikonduktor berdenyut dapat sangat membantu dalam deteksi dini dan pengobatan, yang pada akhirnya meningkatkan kualitas hidup pasien.
Kotak laser empat LHB-104, juga dikenal sebagai "hub laser", berisi hingga empat laser BDS-SM. Sinar dari masing-masing laser digabungkan untuk membentuk keluaran sinar bebas tunggal atau keluaran berpasangan serat mode tunggal. Satu kotak berisi elektronik kontrol yang setara dengan kotak sakelar laser LSB-C dan LSB-C2. Selain itu, kotak laser berisi elektronik multipleksing panjang gelombang, input sinyal kontrol, dan output sinyal sinkronisasi modul TCSPC.
Becker & Hickl dapat menawarkan berbagai macam laser untuk tujuan berbeda. Dua contoh khususnya patut disebutkan di sini:
Laser mode tunggal (BDS-SM)
Laser multimode (BDS-MM)
Karena jangkauannya yang terlihat, laser SM dan MM cocok untuk aplikasi khusus. Ini termasuk eksitasi berbagai fluorofor dan sampel biologis lainnya, seperti dijelaskan di bawah.
Dua contoh laser semikonduktor berdenyut pikodetik
bh Laser BDL dan BDS dirancang untuk aplikasi mikroskop pemindaian laser. Mereka memiliki fitur input kontrol hidup/mati cepat yang mematikan laser selama pancaran sinar pemindai dan menggandakan beberapa laser dengan panjang gelombang berbeda.
Laser Seri BDS-SM
Laser BDS-SM adalah modul kecil yang hanya berukuran 40 mm x 70 mm x 120 mm. Laser berisi seluruh elektronik penggerak. Seperti biasa, mereka ditenagai oleh +12 V sederhana. Laser semikonduktor pikodetik BDS menyediakan keluaran serat bebas-beam dan mode tunggal. Lebar pulsa sekitar 50 hingga 90 ps dan frekuensi pengulangan pulsa dapat diubah antara 80 MHz, 50 MHz, 20 MHz, dan CW. Gambar-gambar
Semua panjang gelombang laser semikonduktor tipikal dari 375 nm hingga 785 nm tersedia, panjang gelombang lain juga tersedia berdasarkan permintaan. Laser BDS menggunakan prinsip penggerak yang sama dengan laser BDL-SMN. Hasilnya, daya optik yang tinggi dapat diperoleh dengan bentuk pulsa yang baik, seperti terlihat pada gambar di bawah. Daya keluaran distabilkan oleh putaran regulasi internal dan memungkinkan peralihan cepat. Laser memiliki keluaran sinkronisasi ke modul bh TCSPC dan masukan pemicu untuk sinkronisasi dengan laser berdenyut lainnya.
Laser Seri BDS-MM
Laser BDS-MM adalah versi multimode dari laser BDS-SM. Tergantung pada versi panjang gelombangnya, daya setara CW pada frekuensi pengulangan 50 MHz dapat mencapai 20 hingga 50 mW. Dalam kebanyakan kasus, bentuk pulsa dijaga bebas dari ekor dan pulsa balik hingga lebih dari 10 mW. Namun, beberapa kompromi harus dilakukan: karena keterbatasan konsumsi daya, laser MM tidak memiliki mode kontinu dan cahaya sulit untuk difokuskan ke dalam serat. Jika memungkinkan, laser BDS-MM harus digunakan dengan optik sinar bebas atau, jika pemasangan serat tidak dapat dihindari, dengan serat multimode dengan diameter inti 200 μm atau lebih besar.
Aplikasi dan teknik yang lebih menarik untuk laser semikonduktor berdenyut pikodetik
Seperti yang ditunjukkan di atas, laser semikonduktor berdenyut pikodetik bh memiliki banyak keunggulan yang membuka berbagai aplikasi. Beberapa di antaranya akan digambarkan di sini.
Laser semikonduktor berdenyut picosecond untuk FLIM dengan multiplexing panjang gelombang eksitasi
FLIM dapat dikombinasikan dengan multiplexing panjang gelombang eksitasi. Perpanjangan prinsip ini ke FLIM ditunjukkan di bawah. Eksitasi pada panjang gelombang yang berbeda diwujudkan dengan multiplexing (on/off switching) beberapa laser atau dengan mengganti panjang gelombang acousto-optic merdu filter (AOTF) dari laser supercontinuum. Sinyal multiplexing yang menunjukkan laser (atau panjang gelombang laser) mana yang aktif diumpankan ke input perutean modul TCSPC. Sinyal menunjukkan panjang gelombang eksitasi.
Modul TCSPC menjalankan proses akuisisi FLIM normal: modul ini membangun distribusi foton pada koordinat area yang dipindai, waktu foton, dan panjang gelombang eksitasi. Hasilnya adalah kumpulan data yang berisi gambar panjang gelombang eksitasi individu. Ini juga dapat diartikan sebagai gambar tunggal yang memiliki beberapa kurva peluruhan dalam pikselnya untuk panjang gelombang eksitasi berbeda.
Laser semikonduktor berdenyut picosecond untuk pencitraan metabolik
Sebagai contoh penerapan laser berdenyut ultrapendek yang sangat penting, pencitraan metabolik disebutkan di sini. Hal ini didasarkan pada akuisisi simultan gambar fluoresensi NAD(P)H dan FAD seumur hidup untuk meminimalkan efek photobleaching, penyimpangan fokus, dan kemungkinan perubahan fisiologis. Ini dapat diperoleh dengan laser multiplexing dan multiplexing TCSPC. Sinyal dalam dua interval panjang gelombang emisi direkam oleh dua saluran FLIM paralel. Komponen intinya adalah sistem FLIM pemindaian confocal bh DCS-120. Jadi, FLIM metabolik menggunakan DCS-120 hanya memerlukan penggunaan laser yang benar dan pemilihan parameter pengaturan yang benar.
Gambar di samping mengilustrasikan kinerja sistem yang menggunakan sel kandung kemih manusia. Gambar tm, gambar a1 dan gambar FLIRR dapat membedakan sel normal dan sel tumor. Data yang diperoleh dari pencitraan metabolik sangat berharga untuk terapi.
FLIM/PLIM yang disinkronkan menggunakan laser berdenyut ultrapendek
Selain itu, laser semikonduktor berdenyut pikodetik adalah komponen kunci FLIM/PLIM yang tersinkronisasi.
Berbeda dengan teknik lain, tidak hanya satu tapi beberapa pulsa laser yang digunakan per siklus eksitasi pendar.
Laser eksitasi sistem FLIM dimodulasi dengan siklus dalam rentang mikrodetik atau milidetik.
Sistem menghasilkan gambar FLIM berdasarkan waktu foton dalam siklus pulsa laser dan gambar PLIM berdasarkan waktu dalam siklus modulasi. Gambar di samping mengilustrasikan prinsip tersebut.
Laser semikonduktor berdenyut picosecond dan multiplexing spasial
Kombinasi multipleksing panjang gelombang dan multipleksing spasial digunakan untuk tomografi optik difus (DOT). Prinsipnya diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Beberapa sinar laser semikonduktor pikodetik digabungkan menjadi satu serat dan dimultipleks. Serat dengan laser gabungan dihubungkan ke masukan saklar serat optik atau dibagi menjadi beberapa bagian yang terhubung ke beberapa saklar serat optik. Sakelar serat menggandakan sinar laser (yang terdiri dari beberapa panjang gelombang laser yang dimultipleks) secara terus menerus menjadi sejumlah besar serat yang mengirimkan cahaya ke lokasi sampel yang berbeda.
Cahaya yang ditransmisikan secara menyebar direkam oleh sejumlah besar detektor di lokasi lain dalam sampel. Sinyal detektor direkam oleh modul TCSPC paralel dengan input "saluran" untuk merekam sinyal dari lokasi sumber berbeda dan panjang gelombang laser ke dalam blok memori bentuk gelombang berbeda. Untuk menambah jumlah posisi detektor, pengaturan dapat diperluas dengan router.