奧林巴斯顯微鏡藍寶石鈦鎖模激光器

奧林巴斯顯微鏡藍寶石鈦鎖模激光器

自鎖模鈦：藍寶石激光脈沖是目前首選的激光激發源在大多數多光子熒光顯微鏡研究。本教程探討Ti：藍寶石激光器運行在很寬的范圍內的近紅外波長可變脈沖寬度可調程序速度控制。

從Ti單光子初始化教程：藍寶石晶體被隨之而來的連續波氬離子泵浦激光激勵（圖中沒有顯示，但發光的藍綠色的光子通過輸入布魯斯特窗）。從泵激光進入鈦：藍寶石激光器外殼并通過一系列的鏡子為TI的反映：在激光腔中的藍寶石晶體。由寶石晶體發射的光子被引導通過諧振腔的反射鏡表面的路由。在10鏡折疊腔的其他元素包括桿聚光鏡，輸出耦合器，高反射鏡，光束折疊反射鏡，棱鏡色散控制，和一個用于調節輸出波長調諧狹縫。折疊梁，最后通過一個聲光調制器（AOM），使鎖模操作的恒定頻率的激光啟動。在最后的輸出，激光束通過一個分束器的光的一部分被轉移到一個快速光電二極管耦合到電子時鐘電路通過反饋回路。最后，光束穿過一個布魯斯特輸出窗口退出激光腔。

幾個滑塊控制激光參數，為如何修改功能的小程序。脈沖寬度滑塊可以調整30和150飛秒之間的值，和波長滑塊運行調諧狹縫輸出波長從690納米到1050納米的變化。三分之一滑塊控制程序的運行速度。

鈦：藍寶石鎖模激光器提供一個大的波長調諧范圍，從約690至1050納米，脈沖寬度約100飛秒的長度。請注意，最低的脈沖寬度可以在實際的光譜物理50飛秒激光。此外，這些激光器具有足夠的功率（大于100毫瓦在整個調諧范圍）對于大多數熒光雙光子激發飽和。確保適當的冷卻和激光晶體濕度控制，氮氣體泵入密封的激光頭，它是由一個外部冷卻器保持在恒定的溫度。

奧林巴斯顯微鏡藍寶石鈦鎖模激光器鈦摻雜三價陽離子負責藍寶石晶體的激光作用，這是通過引入的鈦氧化物在熔融氧化鋁生產。在熔體中，部分鈦離子擴散到氧化鋁和鋁陽離子納入地方的晶格位置。當由氬離子泵浦激光激發，在藍寶石晶體的摻雜鈦原子吸收藍綠色的光，并隨后作為相干紅外光通過受激發射釋放。由于發射的光通過反復回鏡子晶體反射，它是在激光振蕩放大。鈦寶石的吸收光譜如圖1所示，從小于400納米到約650納米的。同時繪制在同一圖是對摻雜晶體的發射光譜。

鈦：藍寶石的熒光發射光譜從600到1050納米，覆蓋可見光和短波近紅外光譜區的長波長。激光是唯一可能的波長大于675納米的吸收和發射光譜之間的重疊在600至650納米的區域。這限制了有用的波長調諧范圍等因素是鏡面涂層，從大氣中吸收水的反射面，和調諧元件的損失。（奧林巴斯顯微鏡）

鈦：藍寶石激光器泵浦激光器需要支持足夠的功率來激發晶體和啟動激光作用。電源要求輸出需求千差萬別，但強烈聚焦的氬離子激光器具有5和20瓦之間的值可用于這一目的。最近，新的固體激光器已經開發了采用紅外激光器輸出倍頻產生較低的波長的綠色光的非線性轉換。這些激光器的效率遠遠高于氬離子激光器也減少了電力和冷卻需求。

摻雜的藍寶石激光晶體，是不尋常的，不像大多數激光器，大能級的摻雜鈦離子具有允許一個廣泛的輸出波長（見上文）。為了選擇特定波長的Ti：藍寶石激光器發射，配備有一個雙折射調諧器（皮秒版本）或可移動的狹縫（飛秒激光）允許排放在一個很窄的（5-15納米）波長范圍。

光譜物理海嘯^?激光采用一一零鏡折疊腔（見教程圖解）當配置為飛秒激光手術。必須在折疊腔激光器的設計由于光學像差的產生（如散光）發生時，聚光鏡不正常的入射角的利用。光譜物理公司的工程師們使用的布魯斯特角校正桿和精心選擇的反射角度，以幫助消除輸出光束的文物。還包括在設計中是一個聲光調制器（AOM），它采用一個壓電換能器產生聲波，在激光腔的縱模之間的相位控制和確保82兆赫的公稱鎖模運轉時，激光開始。調制器是將交叉梁在布魯斯特角是由一個射頻信號驅動。

鏡飛秒鈦：藍寶石激光器的設計有很高的反射率，并與一系列的介電薄膜施加到玻璃表面。像干擾濾波器和抗反射涂層，這些介電層厚度有嚴格控制，允許連續反射的每一層添加通過建設性的干擾。這保證了從鏡面反射超過百分之99，而且限制每個反射鏡能夠有效地反射波長范圍。因此，為了實現寬發射波長范圍（690至1050納米）摻雜藍寶石激光器反射鏡的功能，必須使用多套的波長的特定設置（見表1），限制了系統的通用性，使新手用戶更難。鈦：藍寶石激光器的其他廠家也有類似的鏡盒。

鈦：藍寶石飛秒激光器的調諧是通過一個棱鏡和一個可變狹縫機構完成。棱鏡在激光腔產生發射波長在空間傳播的區域，從而提供了一個機會來選擇的狹縫通過戰略配售的窄帶寬。輸出波長范圍是通過改變狹縫的位置限制的傳播的一部分，和帶寬是由物理狹縫寬度控制。

奧林巴斯顯微鏡藍寶石鈦鎖模激光器群速度色散（GVD）是一個復雜的現象，導致脈沖展寬光子通過激光諧振腔的傳播。這種效應會導致較低的可見光波的速度（藍色和綠色）是相對較長的波長減小（紅色）時，通過光學元件，導致降低的峰值強度。鈦：藍寶石激光器通常利用棱鏡對產生一個負的群速度色散增加，波長短的速度保持窄脈沖激光輸出和平衡。顯微鏡的光學元件（物鏡和介電涂層）利用多光子熒光實驗也可以是一個源的穩定，并有助于脈沖傳播，尤其是當泵浦激光器的功率受限的應用。