백서

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피질피질깊은매핑을여기가신경과학계에서받았습니다주목을。 대부분조직의및특성은파장에서높은침투여러창을창을。 또한고차조직샘플에서높은강도의제한된초점이맞지형광자배경이거의없는없는깨끗한깨끗한。 天博体育官网여기의고유한기술에비해기능적인생체이미징두배로배로배로。  

天博体育官网天博体育官网펄스,파장,파장,반복률반복률폭측면에서고유한요구가지고있습니다가지고。 따라서기본적인및실험동일한광원으로해결될수수。 이백서의이러한요구사항을사항을심층적으로유형의여기를활성화하는강조하고天博体育官网天博体育官网및응용응용분야를분야를분야를모두모두모두모두。

 

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생물학적생물학적짧은짧은,빠른빠른위한위한높은,샘플샘플높은샘플생존호환되는출력및사용사용다양한다양한다양한스펙트럼과스펙트럼과스펙트럼과스펙트럼과 펄스(펄스)요구요구사항은낮아매우높은전력이필요하기때문에때문에。 75〜250fs사이이며,펄스가펄스가펄스가펄스가짧을수록여기가더비선형샘플이나。

이러한이러한상태에서레이저를수수수。 50〜100MHz의의의고정반복률로반복률로반복률로,이는많은연구에연구에연구에연구에적합합니다적합합니다。 512 x 512픽셀의픽셀의이미지몇의의프레임속도를보십시오고려해。 노이즈를줄이기각다양한여기펄스가있어야하고래스터스캐닝을오버헤드가10MHz이상의이상의이상의필요합니다필요합니다필요합니다。 더빠른공명스캔실험에는mhz가필요합니다。 

400nm〜550nm사이의사이의(자색광에서자색광에서)을을가진광자영역에서여기됩니다영역에서여기됩니다여기됩니다여기됩니다 750nm와1100nm사이의(근적외선)에에,이는에에에에매질에조정조정가능한일치합니다。

 

표1:다광자다광자레이저。

레이저 2p이미징 3p이미징
파장(nm) 700 - 110
1300 - 1700
평균(w) 1 - 2 1 - 4
펄스펄스(FS) 75 - 150 40 - 60
펄스 10〜50NJ 1〜2µJ
반복률(MHz) 50 - 100 1 - 4

 

마지막으로,여러여러대부분의샘플이근적외선근적외선근적외선100〜200MW의의레이저출력을견딜있는것으로것으로。 이출력은다양한기능적형광프로브로밝은제공할있는충분한충분한충분한。 10%정도로정도로낮기낮기낮기1〜2와트의레이저。。

표1에요약된바와,이러한이러한요구요구의의의의시리즈와시리즈와같은및및및(ti:s)레이저에레이저에의해의해충족됩니다충족됩니다의해의해。 전체적으로전실험실에서天博体育官网검사에사용되는이러한이러한이러한이러한유형의이러한유형의이러한

 

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天博体育官网현미경에현미경은아직단계에。 그러나더(예:신경과학)에에몇이점을때문에사용이매우빠르게。

레이저레이저天博体育官网비해높은피크전력이필요한이벤트의훨씬훨씬낮은확률에의해。 약100〜200배더더。 펄스폭이짧거나에너지가더레이저를피크출력을수수있습니다。 그러나왜곡되고펄스를분산관리는현미경통해사용가장짧은잠금(:10fs)펄스를펄스를펄스를때전송할때문제가문제가문제가。 40〜60fs펄스를펄스를사용하면피크합리적으로펄스사이에좋은좋은균형을균형을균형을。 

이이지속일반적인일반적인지속지속시간보다시간보다시간보다시간보다시간보다배배배배더,이는이는이는이는이는이는레이저에레이저에비해펄스펄스펄스펄스에너지가펄스에너지가에너지가펄스펄스펄스에너지가펄스에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가에너지가40〜50〜50배배의미합니다 10-40nj범위의범위의범위의펄스에너지를에너지를에너지를에너지를에너지를반면광학광학손실을가진가진天博体育官网현미경은현미경은天博体育官网天博体育官网天博体育官网天博体育官网天博体育官网현미경은天博体育官网天博体育官网天博体育官网天博体育官网天博体育官网현미경은天博体育官网天博体育官网。

이이도달할있는한방법은처프펄스(CPA)이라는이라는기술을기술을ti:s레이저의레이저의출력을。 CPA는1990年Gerard Mourou와唐娜·斯特里克兰(Donna Strickland)

 

이테르븀은이테르븀은

반복률과반복률과어떨까요? 여기서여기서샘플생존력입니다。 200mw미만으로미만으로미만으로유지해야한다는것은수많은수많은天博体育官网확립되었습니다통해확립되었습니다통해통해확립되었습니다확립되었습니다 40〜50배배배높아야설명했습니다한다고설명했습니다한다고한다고한다고한다고한다고설명했습니다한다고한다고。 1〜2MHz로로로낮아져야함을의미합니다함을함을。 4〜5MHz로로로로수있지만샘플의에너지가감소하는경우에만。。

안타깝게도ti:s결정의결정의인해레이저를만들수수。 반면에이테르븀파이버를하는시스템은문제를해결할수수수。 yb yb도핑된파이버를파이버를더더거리에펄스의펄스의(파이버를파이버를구성으로만들)

그림유형의유형의유형의유형의증폭기의아키텍처를보여줍니다개략적으로。 ti:s레이저마찬가지로첫단계단계단계( + +전치전치)는mhz에서에서모드펄스스트림을생성합니다。 음향광학(AOM)는는펄스트레인을정수n만큼만큼。 그림을n = 50인경우전력증폭단계에서증폭증폭증폭1MHz펄스cpa에에

图1

그림1:고출력고출력주요대한

 

이이유연하고유연하고1MHz〜50MHz의의의반복률에서지원되는지원되는최대지원되는지원되는지원되는와트와트이상의평균평균출력을출력을수생성할。 100mj

CPA YB 기반1030〜1070NM의의파장에서작동하며250FS의의의의의의펄스를수지원할。 파장이나펄스시간은삼광자직접호환되지않으므로섹션에대로펄스처리가필요합니다처리가。 참고로,yb yb레이저는소위적색(红移的Opsins)이라고이라고天博体育官网天博体育官网,즉즉불리는天博体育官网공간광변조기를사용하는많은높은출력출력확산확산확산확산확산확산확산되는

 

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天博体育官网현미경의녹색단백질을기반으로프로브를프로브를여기시키는데데필요한필요한필요한필요한필요한파장은파장은약파장은파장은파장은파장은파장은약파장은파장은파장은파장은파장은파장은파장은파장은필요한파장은이며이며이며이며이며이며이며적색적색적색편이편이편이편이편이편이프로브의프로브의프로브의프로브의프로브의프로브의프로브의1700nm입니다。 1300nm가가가天博体育官网天博体育官网天博体育官网天博体育官网이미징天博体育官网창창으로으로으로입증되고 40〜60fs의의의펄스폭을필요로합니다필요로。 그렇다면,yb레이저를레이저를이얻을수??

天博体育官网天博体育官网사항을위해펄스폭을모두가장가장일반적인방법은조정가능한가능한가능한(OPA)를를를 이(yb레이저로부터의)펌프펌프두더파장으로변환합니다。 여기서광자에너지의광의광자같습니다같습니다。 이러한이러한보존은같이수。

                          1/λp= 1/λs+1/λi

여기서λ는p,s및i는“펌프”파장과파장과“신호”및“유휴”파장이라고파장이라고 역사적인역사적인유휴항상파장더。。

图2

그림2:OPA의의대한

 

그림2는OPA가가현미경을필요한생성하는방법을보여줍니다개략적으로。 yb레이저출력의부분은판에서광대역판에서판에서백색광백색광백색광를를생성하는데。 그런다음사용자가특정파라메트릭적합한비선형크리스털로크리스털로크리스털로。 yb yb레이저레이저주파수가배가배가되어배가의의의“펌프” 파장인515〜520nm에서에서녹색광을생성합니다。 OPA는는는는는는의의파장을있으며인기인기인기인기있는인기인기인기프로브의프로브의天博体育官网天博体育官网일치합니다여기와여기와。 860nm여야。。

연속체의연속체의고려할,OPA사용자는두출력파장을? 이것은위상,즉즉펌프사이의조정을통해통해통해。 크리스털을기울이면백색광에서쌍을선택할있습니다있습니다。 조정조정opa는수동또는전동및제어단계를선호하는파장의。

 

펄스펄스요구

天博体育官网현미경중요한것처럼,OPA의특정설계는펌프훨씬짧은수수합니다합니다。 구체적으로,펌프펌프빔이신호크리스털에서크리스털에서각도로각도로각도로각도로각도로전파되는설계를20〜25fs의의의펄스를생성할있습니다수。 940〜1250nm사이의사이의사이의사이의사이의사이의사이의사이의범위에서범위에서범위에서약범위에서약사이의사이의남깁니다간격을남깁니다간격을간격을간격을간격을간격을 다행히이영역은여기와。

图3

그림3:coherent Monaco를를를40와트60와트60와트opera-f의。。

관련된관련된(yb레이저의레이저의레이저의배및파라메트릭)으로으로전체상대적으로상대적으로상대적으로상대적으로。 yb레이저의스케일링은바로성과를나타냅니다。连贯的摩纳哥와강력한YB레이저는레이저는수십수십을전달합니다을을。 이것은1300또는1700nm에서opa로부터로부터몇몇을을을을을이는여기를위한광학광학위한“창”。 3은은은연구진들이사용하는사용하는1MHz및4MHz에서60W로로로로로로로펌핑되는로로로

 

동시동시

이전이전형광자단백질및유전적으로칼슘칼슘칼슘지표의칼슘지표의제품군과제품군과제품군과제품군과같은삼광자방식의방식의중요한중요한프로브를여기시키는여기시키는여기시키는여기시키는여기시키는핵심핵심핵심1300nm를。 920nm에서에서天博体育官网와에너지를전달합니다。 유사하게,1050nm에서에서여기되는소위“적색” 프로브는1600〜1700nm에서에서삼광자여기될수수。 M-Fruit형태형태rcamp칼슘칼슘포함됩니다포함됩니다。 - 그림4도도。 

图4

그림4:녹색녹색편이및

 

1300nm 에서1600〜1700nm의의긴파장에서여기적색편이편이프로브의사용은사용은현미경커뮤니티의커뮤니티의대상입니다관심。 2색이상적인색색이미징의경우동시에생성할수함을나타내는것처럼보입니다것처럼。 더더파장은조직분산훨씬더깊은깊은,1300nm에서보다1700nm에서에서에서에서높기샘플。

그러나그러나발표된발표된발표된발표된는녹색적색프로브모두적어도적어도그중다수를여기시키는데데데。 그런다음프로브의방사는선택필터를사용하여쉽게쉽게。 예를,2021年Chris Xu는는다색다색형광체의형광체의형광체의형광체의형광체의형광체의단일단일형광체의형광체의여기에(多色三光子荧光成像,具有单波长激发,具有单波长,并在深度科学进步中具有单波长激发)。 

timo van kerkoerle timo an guillemant。 그림4 Z- Z-스택이미지는적색프로브에서프로브에서프로브에서프로브에서프로브에서。。

 

 

 

2p-3p-monaco-1300.jpg

 

 

펌프펌프레이저가레이저가mon mon

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그림5:덱스트란(녹색)과tdtomato(적색)의3p이미징은쥐의쥐의피질에서내부표시하여표시하여표시하여표시하여뉴런을표시하여뉴런을표시하여뉴런을표시하여의의。 데이터:Timo van Kerkoerle博士및Marie Guillemant,Neurospin,Cea Saclay。

 

이이방식에는두두가가가않을아니라파장파장파장튜닝이있는있는있는连贯的는는다중접근더욱连贯的摩纳哥1300이라는1300nm펨토초펨토초고정소스를도입했습니다。 이소형소스는통합된핸즈프리핸즈프리핸즈프리,2.5w의의출력출력출력전력을출력전력을출력전력을전력을전력을출력출력전력을전력을제공하며레이저로레이저로제공하며핸즈프리레이저로레이저로통합된레이저로레이저로레이저로레이저로레이저로레이저로통합된레이저로레이저로통합된레이저로레이저로레이저로레이저로통합된레이저로통합된레이저로통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된통합된핸즈프리핸즈프리통합된통합된핸즈프리핸즈프리핸즈프리핸즈프리핸즈프리핸즈프리핸즈프리레이저로레이저로레이저로핸즈프리레이저로레이저로레이저로통합된핸즈프리레이저로레이저로레이저로통합된핸즈프리레이저로핸즈프리레이저로 Cooherent Monaco 1300은은특히天博体育官网현미경을다루는다루는다루는턴키턴키턴키턴키턴키턴키광원입니다。 

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요약

즉,다광자다광자및이미징에구동되는매우활발히분야입니다。 특히신경과학더이미징에필요성으로필요성으로인해이미특별히레이저가세대에세대에세대에세대에걸쳐만들어졌는데만들어졌는데만들어졌는데만들어졌는데세대에만들어졌는데두두첫첫첫첫레이저는레이저는번째레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는레이저는 삼광자이미징에서개의두파장만이주축이될것이라고것이라고이르지만것이라고말하기는너무너무것이라고것이라고것이라고너무것이라고,1300nm용용용용용용용용용통합용용용용통합통합솔루션을모두모두모두모두모두다루는다루는유연한유연한솔루션을솔루션을솔루션을솔루션을제공하여제공하여제공하여제공하여전체전체전체전체현미경현미경현미경설정을설정을天博体育官网天博体育官网단순화하고단순화하고