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フェムト秒パルスコンプレッサ


  • Maximize Image Contrast from Multiphoton Microscopes
  • Designed for Ti:Sapphire Multiphoton Imaging Lasers
  • Adjustable Compensation from -12,500 fs2 to 0 fs2 at 800 nm

FSPC

Shown with Base Plate Installed

Without Dispersion Compensation
(Long Pulse at Sample)

With Dispersion Compensation
(Short Pulse at Sample)

Shorter Laser Pulses Provide Increased Contrast

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Precompensation Graph
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このグラフの網掛けの部分は、フェムト秒パルスコンプレッサの前置補償の値を示しています。 
Specifications
Wavelength Range700 - 1050 nm
Dispersion Range at 800 nma-12,500 fs2 to 0 fs2
Transmission at 800 nmb>85%
Input Pulse Width (Recommended)>50 fs
Input Beam Diameter (1/e2)2 mm (Max)
Input PolarizationP-Polarized
Output PolarizationP-Polarized
Polarization Distortion<1:200
Pointing Stabilityc<100 µrad
  • 他の波長における分散については右のグラフをご参照ください。
  • 他の波長における透過率については右下のグラフをご参照ください。
  • プリズム挿入位置または入力波長に変化があった場合
Precompensation Graph
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このグラフはフェムト秒パルスコンプレッサの透過率の計算値を示しています。

当社のフェムト秒パルスコンプレッサは、全ての多光子顕微鏡で発生するパルス幅の広がりを補正します。 上記のサンプル画像のように、パルス幅の広がりは2光子顕微鏡によるイメージのコントラストを著しく低下させる場合があります。

当社のBergamo® IIシリーズのような多光子顕微鏡は、パルス幅が約100 fsで近赤外パルスを発するフェムト秒レーザを利用しています。 パルス幅を短くするために、このパルス光はより広い範囲の波長域から成り立っています。

試料に到達時のパルス幅が、レーザから発するパルス程度に短いことが理想的です。 しかし、顕微鏡内の光学素子を伝搬すると(例えば蛍光イメージングフィルタダイクロイックミラー走査レンズ対物レンズ*など)、パルス幅は広がります。波長によってガラスの屈折率が異なるため、それぞれの波長がそれぞれ異なる速度で伝搬するからです。 反対に空気内を伝搬すると、パルス幅は一定となります。パルス光に含まれる波長に対する空気の屈折率はほぼ一定なので、パルス内の波長は実効的に同じ速度で伝搬します。

この広がりの現象は、群遅延分散(GDD)と呼ばれ、「群遅延」タブに詳述しています。 フェムト秒パルスコンプレッサは、顕微鏡によって発生したパルスレーザの群遅延分散を補償し、試料に到達するパルスをできるだけ短くすることによってイメージの高コントラストを維持しています。

Dispersion Adjustment Knob
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分散調整ノブと表示

調整可能な分散補償
パルスコンプレッサは、700~1050 nmの動作波長をサポートするので、Tiberius® レーザのほか、Coherent社のChameleon™レーザ製品を含むチタンサファイアレーザーシステムに対応します。右上のグラフでは波長毎による分散補償の範囲を示しています。

右の写真にある筐体外部のノブを回すと、分散を調整することができ、様々な顕微鏡構成に適した群遅延分散補償を得ることができます。このノブはプリズムをビームにどれだけ挿入するかを調整しています。この機能があることにより、フィルタや対物レンズ、またはレーザ波長を変更しても同じような分散性能を得ることができます。

Aperture Being Installed in FSPC
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開口部をアライメント穴に挿入

ノブを回すと、プリズムがどのくらい挿入されたかが表示されます。 大きな数値は、光路にプリズムがより多く挿入されたことを意味するので、より多くの正分散が設定されたことになります。 ユニット背面には3.5 mmメス型のオーディオジャックが付いています。プリズム変位に比例する電圧を出力するので分析に使用することができます。 プリズム挿入量と分散の変換プロット図が「群遅延」タブ内にあります。

設置
フェムト秒パルスコンプレッサは、レーザと顕微鏡の間の光路内に配置する必要があります。 フェムト秒パルスコンプレッサは、Coherent社のChameleon™レーザのビーム高120.7 mmと、他の一般的なレーザのビーム高108.0 mmの2種類をサポートします。 ビーム高は、ユニットに付いているベースプレートによって設定されます。 ビーム高を108.0 mmに設定する場合、ベースプレートの3本のボルトを9/64インチ六角レンチまたはボール(六角)ドライバで緩め、ベースプレートをユニットから取り外してください。 パルスコンプレッサを光学テーブルに固定するために、テーブルクランプCL5が3個、CL8が3個付属しています。

パルスコンプレッサ設置時には、まず入射ビームと出射ビームをアライメントする必要があります。 当社では初期アライメント用にカスタム仕様の開口を提供します。左の写真は、開口の1つになりますのでご参照ください。 アライメント手順の詳細はマニュアルに記載されています。 内部の光学素子は全て発送前に当社にてアライメント済みとなっております。

* See P. E. Hänninen and S. W. Hell, Bioimaging 2, 117 (1994); M. Müller, J. Squier, and G. J. Brakenhoff, Opt. Lett. 20, 1038 (1995); G. J. Brakenhoff, M. Müller, and J. Squier, J. Microsc. 179, 253 (1995); J. B. Guild, C. Xu, and W. W. Webb, Appl. Opt. 36, 397 (1997); and M. Müller, J. Squier, R. Wolleschensky, U. Simon, and G. J. Brakenhoff, J. Microsc. 191, 141 (1997).

フェムト秒パルスコンプレッサがイメージのコントラストを向上させる方法

レーザーパルスが分散補償なしに多光子顕微鏡に送られた場合、パルスが顕微鏡内の光学素子を伝搬するうちに正分散の影響を受けます。 正分散のパルス内では、長い波長が短い波長よりも速く伝搬します(つまり、赤の方が青より速く移動します)。 結果、試料に到達したレーザーパルスの幅は伸ばされ、コントラストが低下します。

フェムト秒パルスコンプレッサ(FSPC)は、パルスが多光子顕微鏡に送られる前に負分散を作ることによってこの現象を補償します。 負分散を受けるパルス内では、短い波長が長い波長よりも速く移動します(つまり、青の方が赤より速く移動します)。 その後、顕微鏡によってこのパルスは正分散の影響を受けるので、結果、試料に到達したパルスは再び短くなり、コントラストが向上するのです。

Group Delay Dispersion Schematic

実験での柔軟性

FSPCは、700~1050 nmのレーザーパルスに負の群遅延分散(GDD)をもたらします。この分散量は、ユニット側面のノブを回すことによって調整が可能です。 そのため、セットアップ内の対物レンズや蛍光イメージングフィルタ、または光学素子を交換しても簡単に再調整することができます。 下のプロット図では波長毎に得られるGDD値を曲線で表しています。 プリズムの変位量(ユニットに表示されます)と分散量の変換もご確認いただけます (プリズムの変位量は校正手順によって定義されており、詳細はマニュアルに記載されています)。


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FSPCフェムト秒パルスコンプレッサ
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