Becker & Hickl - bh tarafından tasarlanıp üretilen, UV'den NIR'a kadar değişen dalga boylarında pikosaniye darbeli diyot yarı iletken lazerler sunar. Tüm bh pikosaniye darbeli yarı iletken lazerler, basit bir +12V güç kaynağıyla veya bir PC veya dizüstü bilgisayarın USB bağlantı noktasından temin edilebilir. Diğer özellikler arasında yüksek tekrarlama frekansları, kısa darbe genişlikleri, benzeri görülmemiş zamanlama ve güç kararlılığı ve son derece düşük elektriksel gürültü seviyeleri yer alır. Komple tahrik elektroniği lazer modülüne entegre edilmiştir. Tüm bh yarı iletken lazer modülleri, bh TCSPC modülleriyle doğrudan uyumludur. Bu sayfada, özellikle TCSPC sistemlerindeki ürünlerin çeşitli uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edinin.
Ultra kısa darbeli lazerlerin uygulamaları nelerdir?
Ultra kısa darbeli lazerlerin en önemli uygulama alanlarından biri, floresans ömür boyu görüntülemenin (FLIM) taramalı görüntüleme tekniğidir. Spesifik olarak, TCSPC-FLIM tekniği, bir numuneyi yüksek bir tekrarlama oranında taramak için darbeli bir yarı iletken lazerden gelen darbeli bir lazer ışınının kullanılmasına ve ardından numuneden geri dönen floresans sinyalinin tek fotonlarının tespit edilmesine dayanmaktadır. Her foton, lazer darbe döngüsündeki zamanına ve tespit anında lazer noktasının taranan alandaki konumuna göre belirlenir. Kayıt işlemi bu parametreler üzerinden bir foton dağılımı oluşturur. Sonuç, her biri çok sayıda zaman kanalı boyunca tam bir floresans bozulma eğrisi içeren piksellerin bir düzenlemesi olarak görülebilir.
Oftalmik FLIM, darbeli lazerlerin uygulama alanlarından biridir. Bu uygulamanın temel gereksinimi insan gözünün pikosaniyelik yarı iletken bir lazer tarafından uyarılmasıdır.
Yarı iletken lazer tarafından üretilen ışın doğrudan hastanın göz bebeğine yansıtılır. Gözün arka planından (fundus) dönen floresans iki dalga boyu kanalında tespit edilir.
Bu ışık FLIM modülü tarafından yakalanır, görüntüleme sırasında işlenir ve değerlendirilir. Bu şekilde elde edilen veriler, hekimlere mevcut yöntemlere göre çok daha hızlı bir şekilde göz hastalığını erken dönemde tanıma olanağı sağlıyor. Bu nedenle, darbeli yarı iletken lazerler erken teşhis ve tedavide çok yardımcı olabilir ve sonuçta hastaların yaşam kalitesini artırabilir.
"Lazer hub" olarak da bilinen LHB-104 dörtlü lazer kutusu, dört adede kadar BDS-SM lazer içerir. Bireysel lazerlerin ışınları, tek bir serbest ışın çıkışı veya tek modlu fiber bağlantılı bir çıkış oluşturacak şekilde birleştirilir. Bir kutu, LSB-C ve LSB-C2 lazer anahtar kutularına eşdeğer kontrol elektroniklerini içerir. Ek olarak lazer kutusu, dalga boyu çoğullama elektroniği, kontrol sinyali girişleri ve TCSPC modülü senkronizasyon sinyal çıkışlarını içerir.
Becker & Hickl farklı amaçlara yönelik geniş bir lazer yelpazesi sunabilmektedir. Burada özellikle iki örnekten bahsetmeye değer:
Tek modlu lazer (BDS-SM)
Çok modlu lazer (BDS-MM)
Görünür aralıkları nedeniyle, hem SM hem de MM lazerleri özel uygulamalar için uygundur. Bunlar, aşağıda tarif edildiği gibi çeşitli floroforların ve diğer biyolojik örneklerin uyarılmasını içerir.
Pikosaniye darbeli yarı iletken lazerlerin iki örneği
bh BDL ve BDS lazerler, lazer taramalı mikroskopi uygulamaları için tasarlanmıştır. Tarayıcının ışın geri dönüşü sırasında lazeri kapatan ve farklı dalga boylarındaki birden fazla lazeri çoğaltan hızlı bir açma/kapama kontrol girişine sahiptirler.
BDS-SM Serisi Lazerler
BDS-SM lazerleri yalnızca 40 mm x 70 mm x 120 mm ölçülerinde küçük modüllerdir. Lazerler tüm tahrik elektroniğini içerir. Her zamanki gibi basit bir +12 V ile çalıştırılırlar. BDS pikosaniye yarı iletken lazerler hem serbest ışın hem de tek modlu fiber çıkışı sağlar. Darbe genişlikleri yaklaşık 50 ila 90 ps'dir ve darbe tekrarlama frekansı 80 MHz, 50 MHz, 20 MHz ve CW arasında değiştirilebilir. Görüntüler
375 nm'den 785 nm'ye kadar tüm tipik yarı iletken lazer dalga boyları mevcuttur; talep üzerine diğer dalga boyları da mevcuttur. BDS lazerler, BDL-SMN lazerlerle aynı tahrik prensibini kullanır. Sonuç olarak aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi iyi bir darbe şekliyle yüksek optik güç elde edilebilir. Çıkış gücü dahili bir düzenleme döngüsüyle dengelenir ve hızlı geçişe olanak tanır. Lazerin bh TCSPC modülüne bir senkronizasyon çıkışı ve diğer darbeli lazerlerle senkronizasyon için bir tetikleme girişi vardır.
BDS-MM Serisi Lazerler
BDS-MM lazer, BDS-SM lazerin çok modlu bir versiyonudur. Dalga boyu versiyonuna bağlı olarak 50 MHz tekrarlama frekansındaki CW eşdeğer gücü 20 ila 50 mW kadar yüksek olabilir. Çoğu durumda darbe şekli, 10 mW'ın üzerindeki kuyruklardan ve geri darbelerden uzak tutulur. Ancak bazı tavizlerin verilmesi gerekiyordu: Güç tüketimi sınırlamalarından dolayı MM lazerlerin sürekli modları yoktur ve ışığın fibere odaklanması zordur. Mümkünse BDS-MM lazerleri serbest ışınlı optiklerle veya fiber birleştirme kaçınılmazsa çekirdek çapı 200 μm veya daha büyük olan çok modlu fiberlerle kullanılmalıdır.
Pikosaniye darbeli yarı iletken lazerler için özellikle ilginç uygulamalar ve teknikler
Yukarıda gösterildiği gibi bh'nin pikosaniye darbeli yarı iletken lazerleri, geniş bir uygulama yelpazesine kapı açan birçok avantaja sahiptir. Bunlardan bazıları burada tasvir edilecektir.
FLIM için uyarma dalga boyu çoğullamalı pikosaniye darbeli yarı iletken lazer
FLIM, uyarma dalga boyu çoğullaması ile birleştirilebilir. Bu prensibin FLIM'e genişletilmesi aşağıda gösterilmiştir.
TCSPC modülü normal FLIM edinme sürecini yürütüyor: taranan alanın koordinatları, foton süresi ve uyarılma dalga boyu üzerinde bir foton dağılımı oluşturuyor. Sonuç, bireysel uyarım dalga boylarının görüntülerini içeren bir veri kümesidir. Aynı zamanda farklı uyarım dalga boyları için piksellerinde birden fazla bozulma eğrisi bulunan tek bir görüntü olarak da yorumlanabilir.
Metabolik görüntüleme için pikosaniye darbeli yarı iletken lazer
Ultra kısa atımlı lazerlerin çok önemli bir uygulamasına örnek olarak burada metabolik görüntülemeden bahsedilmektedir. Işıkla ağartma, odak kayması ve olası fizyolojik değişikliklerin etkilerini en aza indirmek için NAD(P)H ve FAD'ın floresans ömür boyu görüntülerinin eşzamanlı olarak edinilmesine dayanmaktadır. Bu, lazer çoğullama ve TCSPC'nin çoğullanmasıyla elde edilebilir. İki emisyon dalga boyu aralığındaki sinyaller iki paralel FLIM kanalı tarafından kaydedilir. Çekirdek bileşen bh DCS-120 eş odaklı tarama FLIM sistemidir. Bu nedenle, DCS-120 kullanan metabolik FLIM, yalnızca doğru lazerin kullanılmasını ve doğru kurulum parametrelerinin seçilmesini gerektirir.
Yandaki şekil, insan mesane hücrelerini kullanan sistemin performansını göstermektedir. tm görüntüleri, a1 görüntüleri ve FLIRR görüntüleri normal ve tümör hücrelerini ayırt edebilir. Metabolik görüntülemeden elde edilen veriler tedavi için paha biçilmezdir.
Ultra kısa darbeli lazerler kullanılarak senkronize FLIM/PLIM
Ayrıca pikosaniye darbeli yarı iletken lazerler senkronize FLIM/PLIM'in önemli bir bileşenidir.
Diğer tekniklerin aksine, fosforesans uyarma döngüsü başına bir değil birkaç lazer darbesi kullanılır.
Bir FLIM sisteminin uyarma lazeri, mikrosaniye veya milisaniye aralığındaki döngülerle modüle edilir.
Sistem, lazer darbe döngüsündeki foton zamanına dayalı olarak FLIM görüntüleri ve modülasyon döngüsündeki zamana ait PLIM görüntüleri üretir. Bitişikteki şekil prensibi göstermektedir.
Pikosaniye darbeli yarı iletken lazer ve uzaysal çoğullama
Dağınık optik tomografi (DOT) için dalga boyu çoğullama ve uzaysal çoğullamanın bir kombinasyonu kullanılır. Prensip aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Birkaç pikosaniyelik yarı iletken lazer ışını tek bir fiberde birleştirilir ve çoğaltılır. Kombine lazerli fiber, bir fiber optik anahtarın girişine bağlanır veya birden fazla fiber optik anahtara bağlı bölümlere ayrılır. Fiber anahtar, lazer ışığını (kendisi birden fazla çoğullanmış lazer dalga boyundan oluşur) ışığı farklı numune konumlarına ileten çok sayıda fibere sürekli olarak çoğaltır.
Dağınık şekilde iletilen ışık, numunenin diğer konumlarındaki çok sayıda dedektör tarafından kaydedilir. Dedektör sinyalleri, farklı kaynak konumlarından ve lazer dalga boylarından gelen sinyalleri farklı dalga biçimi bellek bloklarına kaydetmek için "kanal" girişlerine sahip paralel TCSPC modülleri tarafından kaydedilir. Dedektör konumlarının sayısını artırmak için kurulum bir yönlendirici ile genişletilebilir.