Fabricação personalizada de baixo custo e operação bloqueada pelo modo de um laser de fibra femtosecond de dispersão normal para microscopia multifoton

Um método é apresentado para construir um laser de fibra de femtosegundo personalizado de baixo custo e bloqueado pelo modo para aplicações potenciais em microscopia multifoton, endoscopia e fotomedicina. Este laser é construído usando peças comercialmente disponíveis e técnicas básicas de emenda.

Um protocolo é apresentado para construir um laser de fibra de femtosegundo (femtosecond) de baixo custo personalizado. Este laser de fibra com dopado de ytterbium (ANDi) é construído completamente usando peças comercialmente disponíveis, incluindo US$ 8.000 em componentes a laser de fibra óptica e bomba, além de US$ 4.800 em componentes ópticos padrão e acessórios extra-cavidade. Pesquisadores novos para a fabricação de dispositivos de fibra óptica também podem considerar investir em equipamentos básicos de emenda de fibra e caracterização de pulso a laser (~$63,000). Importante para a operação ideal do laser, os métodos para verificar o desempenho modo-fechado verdadeiro contra aparente (parcial ou ruído-como) são apresentados. Este sistema atinge 70 fs duração do pulso com um comprimento de onda central de aproximadamente 1.070 nm e uma taxa de repetição do pulso de 31 MHz. Este laser de fibra exibe o desempenho máximo que pode ser obtido para um sistema laser de fibra facilmente montado, o que torna este projeto ideal para laboratórios de pesquisa com o objetivo de desenvolver tecnologias laser fs compactas e portáteis que permitem novas implementações de microscopia multifoto clínica e cirurgia fs.

Os lasers pulsados do femtosecond (fs) do estado contínuo são amplamente usados para a microscopia e a pesquisa biológica. Um exemplo típico é o uso de microscopia de fluorescência de excitação multifoton (MPE), onde a alta potência de pico e a baixa potência média são desejadas para facilitar o processo de MPE, minimizando os mecanismos de danos fotográficos. Muitos lasers de estado sólido de alto desempenho estão disponíveis comercialmente, e quando combinados com um oscilador paramétrico óptico (OPO), o comprimento de onda laser pode ser ajustado ao longo de uma ampla gama^1. Por exemplo, os sistemas oscilador-OPO comerciais geram durações de pulso de 120 mejões (normalmente com uma taxa de repetição de pulso de 80 MHz) e potência média >1 W de 680 a 1.300 nm. No entanto, o custo desses sistemas a laser comerciais de fs tunable é significativo (>$200,000), e os sistemas de estado sólido geralmente exigem resfriamento de água e não são portáteis para aplicações clínicas.

Ultrashort pulsado tecnologia laser de fibra amadureceu nos últimos anos. O custo de um laser de fibra pulsada fs comercial é tipicamente significativamente menor do que lasers de estado sólido, embora sem a capacidade de ajuste de comprimento de onda amplo proporcionado pelos sistemas de estado sólido mencionados acima. Note-se que os lasers de fibra podem ser emparelhados com OPOs quando desejado (ou seja, sistemas híbridos de fibra sólida-estado). A grande relação superfície-volume de sistemas de laser de fibra permite resfriamento de ar eficiente^2. Assim, os lasers de fibra são mais portáteis do que os sistemas de estado sólido devido ao seu tamanho relativamente pequeno e sistema de resfriamento simplificado. Além disso, a emenda de fusão dos componentes de fibra reduz a complexidade do sistema e a deriva mecânica em contraste com o alinhamento do espaço livre dos componentes ópticos que compõem dispositivos de estado sólido. Todas essas características tornam os lasers de fibra ideais para aplicações clínicas. Na verdade, lasers de fibra sumida foram desenvolvidos para a operação de baixa manutenção^3,4,5,e todos os lasers de fibra de polarização (PM) são estáveis para fatores ambientais, incluindo mudanças de temperatura e umidade, bem como vibrações mecânicas^2,6,7,8.

Aqui, um método é apresentado para construir um laser de fibra ANDi pulsado fs econômico com peças comercialmente disponíveis e técnicas padrão de emenda de fibra. Métodos para caracterizar a taxa de repetição do pulso, duração e coerência (full mode-lock) também são apresentados. O laser de fibra resultante gera pulsos bloqueados pelo modo que podem ser comprimidos para 70 fs com uma taxa de repetição de 31 MHz e um comprimento de onda centrado em 1.060 a 1.070 nm. A potência máxima da cavidade laser é de aproximadamente 1 W. A física do pulso de lasers de fibra ANDi utiliza elegantemente a evolução da polarização não linear intrínseca à fibra óptica como um componente chave do absorvente saturável^2,3,9,10,11. No entanto, isso significa que o projeto ANDi não é facilmente implementado usando fibra PM (embora uma implementação de fibra de TODOS OS PM de andi modo de bloqueio tem sido relatado, embora com baixa potência e ps pulsação duração^12). Assim, a estabilidade ambiental requer engenharia significativa. Projetos de laser de fibra de próxima geração, como o oscilador Mamyshev, têm o potencial de oferecer estabilidade ambiental completa como dispositivos de fibra de PM capazes de um aumento de ordem de magnitude na energia do pulso intracavidade, bem como oferecer diminuições significativas na duração do pulso para permitir aplicações que dependem de espectros de pulso^{amplos 13,14}. A fabricação feita encomenda destes projetos novos inovativos do laser da fibra dos fs exige a experiência do splicing do know-how e da fibra.

1. Emendafibras de modo único (SMF)

NOTA: A Seção 1 consiste em etapas gerais para emendar SMFs. Esta é uma etapa não-essencial, mas recomendada, para praticar emendas da fibra usando a fibra barata. Esta etapa garante o desempenho adequado do equipamento de emenda antes de usar materiais de fibra óptica mais valiosos.

1. Cleave a primeira fibra.
   1. Tira aproximadamente 30 milímetros da fibra com uma ferramenta de descascamento de fibra. Para fibras frágeis (por exemplo, fibras revestidas duplas), uma lâmina de barbear pode ser usada para descascar cuidadosamente o buffer.
   2. Use tecido sem fiapos com etanol ou isopropanol para limpar a fibra despojada. Um som zumbindo ao limpar a fibra indica que a fibra é suficientemente limpa.
   3. Coloque o suporte de fibra no cutelo de fibra. Certifique-se que a lâmina, a braçadeira da fibra do cutelo, e o suporte da fibra estão toda limpas. Cotonetes com álcool podem ser usados para limpar essas partes do cutelo.
   4. Cuidadosamente carregar a fibra no suporte de fibra. Deixe aproximadamente 25 milímetros de fibra limpa descascada na extremidade livre para que o cutelo clampe.
   5. Feche delicadamente a braçadeira da fibra no cutelo. Para evitar a tensão extra aplicada à fibra, reabra, e feche a braçadeira de modo que a tensão esteja liberada.
   6. Pressione o botão "corte" e o cutelo irá automaticamente abargrafar a fibra.
      NOTA: Para garantir que a fibra permanece limpa, nada deve tocar a ponta da fibra após a clivagem.
   7. Transfira o suporte da fibra ao splicer da fusão. Use pinças para mover a peça cortada da fibra para um recipiente de descarte de sharps.
      CUIDADO: Pinças duras e pontas afiadas do pino podem quebrar a fibra. Uma pinça apropriada para segurar a fibra óptica deve ter o plástico, pontas arredondadas.
2. Cleave a segunda fibra.
   1. Repita o passo 1.1 na segunda fibra com o outro suporte de fibra. As duas fibras a serem emendadas devem ser clicadas com as extremidades cloadas mantidas opondo-se mutuamente pelos suportes de fibra dentro do splicer de fibra.
   2. Feche a capa do suplicante.
3. Fusão emendar as fibras.
   1. Configure os parâmetros no splicer de fusão, incluindo o diâmetro do núcleo, diâmetro modo-campo (MFD) e diâmetro do revestimento. Defina o método de alinhamento ao Revestimento.
   2. Pressione o botão de partida, e o emenda alinhará automaticamente.
      NOTA: É possível receber mensagens de erro sobre uma forma de aclitimento pobre ou grande ângulo de cleave. Isto é geralmente devido a um cofre pobre ou contaminação da fibra após o cofre. Se isso ocorrer, repita o procedimento de clivagem de fibra.
   3. Pressione o botão de partida em cada parada para confirmar a qualidade da emenda. A emenda será feita automaticamente.
   4. Verifique a qualidade da emenda através das verificações de controle de qualidade realizadas pelo emenda, bem como usando a visão da câmera da região emendada. Uma boa emenda tem um limite uniforme do revestimento e um brilho uniforme ao longo da fibra tal que nenhuma conjuntura da emenda é visível.
      NOTA: Os emendas da fibra incluem frequentemente o sistema ótico para inspecionar o emenda e para estimar a perda de poder baseada na geometria, na forma, e na refração medida da luz através da fibra usando uma fonte perpendicular à fibra para ver, para visualizar, para visualizar, e analisar a junção da emenda. Claro, esta é apenas uma estimativa, mas é suficiente na maioria dos casos. Para fibras idênticas, o splicer estimará esta perda como ~0 dB (isto é, nenhuma perda detectável). De resultados anteriores com as emendas de fibra diferentes descritas abaixo, as estimativas de emenda das perdas de energia variam de 0,07 dB (emenda splice pontos B e C, Figura 1) a 0,3 dB (ponto de emenda D). Essas estimativas provavelmente superestimam a perda devido à geometria incompatível e refração da fibra óptica diferente, que falsamente aparecem como objetos dedefeitos.
   5. Abra a tampa do splicer, a seguir abra um dos suportes da fibra. O outro suporte da fibra não deve ser aberto até que a fibra emendada esteja removida do splicer.
   6. Como opção, uma manga de fibra pode ser adicionada para proteger a emenda. O aquecedor no splicer pode ser usado para moldar a luva na fibra. Alternativamente, uma arma de ar quente pode ser usada.
      NOTA: Se as duas fibras são muito longas ou anexadas a outros componentes, a manga deve ser colocada em uma das fibras antes de se aconchegar, e então ela pode ser movida para o ponto de emenda. A manga de fibra age como um tubo de encolhimento de calor em circuitos eletrônicos. Ele pode ser usado para proteger o ponto de emenda de uma força de flexão ou tração. Um recoater da fibra pode ser usado preferivelmente para recoat o ponto de emenda para a proteção máxima do ponto da emenda aos danos mecânicos, embora em uma despesa adicional significativa porque este equipamento deve ser comprado se não está prontamente - disponível.

2. Montar as peças de fibra

1. Emendar a fibra de saída da bomba <1> com a entrada da bomba <2> do combinador de sinal da bomba (veja o diagrama de laser de fibra, Figura 1).
   1. Siga a seção 1 para aclir e emendar as fibras. Use a configuração padrão do programa BASIC I SP, com exceção dos parâmetros de fibra (2-A e 2-B) que precisam ser insumos manualmente. Os parâmetros de emenda que precisam ser inseridos podem ser encontrados na Tabela 1.
2. Emendar a saída do combiner <3> à fibra ativa Yb-doped.
   1. Siga o passo 1.1 para apegar a fibra de saída do combinador <3>.
   2. Cleave a fibra ativa <4>.
      NOTA: Porque a fibra ativa <4> tem um revestimento octogonal, não se encaixa no v-groove do cutelo de fibra. Portanto, um simples aclides, conforme descrito na etapa 1.1, produzirá um ângulo de cleave relativamente grande. Assim, as seguintes etapas esboçam um protocolo especial para conseguir um ângulo liso da cleave usando o mesmo equipamento.
      1. Siga a seção 1 para aclir e emendar a fibra ativa <4> e um pedaço de 6/125 SMF. Este SMF é removido mais tarde e não é incorporado no laser. Portanto, é aceitável se a qualidade deste ângulo de aclitar é pobre. Não é importante obter um ângulo de cleave plana para esta etapa.
      2. Corte o SMF cerca de 2 cm do ponto de emenda com um cortador de arame.
      3. Tira todo o comprimento do SMF, e tira a fibra ativa por mais 0,5 cm. Agora a fibra ativa é tampada com 2 cm de SMF tampão.
      4. Carregue a fibra ativa no cutelo como nos passos 1.1.3-1.1.5. Certifique-se de que apenas o SMF, que tem um revestimento circular, é apertado pela braçadeira de fibra.
      5. Siga os passos 1.1.6 e 1.1.7 para apegar a fibra ativa <4>. Desde que somente o SMF está no V-sulco, este cofre renderá um ângulo mínimo da cleave.
   3. Siga o passo 1.3 para emendar as fibras.
3. Medir aproximadamente a potência total do final distal da fibra ativa <4>.
   1. Corte a fibra ativa <4> em ~3 m do ponto de emenda . Fibra ativa mais longa pode ser usada para uma potência de saída mais alta, mas a taxa de repetição será reduzida devido ao aumento no comprimento da cavidade.
   2. Cleave o fim <4C> como mencionado no passo 1.1.
      NOTA: Como a medição de energia na próxima etapa é estimada, é desnecessário usar o método mencionado na etapa 2.2.2.
   3. Aponte a fibra para o medidor de energia e reúna o medidor de fibra e potência sem contato físico.
      AVISO: Colocar a ponta da fibra muito perto do medidor de energia possivelmente danificará o sensor do medidor de energia, já que a energia da luz está concentrada em um pequeno ponto no sensor. Para evitar isso, use uma potência mínima de energia de bomba confiável.
   4. Leia a saída de energia do medidor de energia. Um grande (>80%) a eficiência indica emendas de qualidade suficientes nos pontos e .
      NOTA: É normal ter alguma perda de energia devido à absorção da fibra ativa e devido à ineficiência do método de acoplamento ao medidor de energia, como mencionado nos passos 2.3.2 a 2.3.3.
4. Emendar a fibra ativa <4> para a entrada <5> do collimator .
   1. Siga o passo 2.2.2 para apegar a fibra ativa <4> no final para ser emendado ao collimator.
   2. Corte a entrada <5> de collimator para aproximadamente 40 cm.
      NOTA: O comprimento da fibra passiva (<5>) não deve ser muito longo (>40 cm), porque o pulso amplificado se ampliará substancialmente no tempo e no domínio espectral devido ao aumento da modulação de auto-fase (SPM) e dispersão de velocidade do grupo (GVD) passando pela fibra de ganho (amplificação do pulso). Estes efeitos aumentarão a dificuldade de compressão do pulso.
   3. Siga os passos 1.1 e 1.3 para apegar a entrada do colibri <5> e emendar as fibras ativas e de coliimator.
      NOTA: Esta emenda emenda de uma fibra revestida dupla para um SMF pode parecer ser de qualidade inferior às emendas anteriores. No entanto, o desempenho real depende apenas do alinhamento do núcleo porque o pulso se propaga dentro do núcleo.
5. Fibra de emenda <6> do segundo collimator para a fibra de entrada de sinal <7> do combinador.
   1. Siga a seção 1 para aclir e emendar as fibras.

3. Monte as peças de fibra para a mesa óptica

É fundamental verificar a operação bloqueada pelo modo após a conclusão dos procedimentos de fabricação de laser de fibra. Assinaturas de geração de pulso fs ideal e estabilidade laser são as seguintes: Primeiro, o pulso de saída pode ser suficientemente caracterizado pela instrumentação delineada na etapa 6. A saída do espectro de pulso do oscilador de laser deve ser centrada perto de 1.070 nm com a característica orelha-gato ou forma do Batman que indica o bloqueio do modo, como previsto pela simulação numérica da física do pulso ANDi¹⁵ (Figura 2A). Embora o espectro característico seja um excelente indicador de coerência do pulso, testes adicionais são garantidos para garantir o bloqueio total do modo, a estabilidade e o desempenho esperado do laser. Como um diagnóstico adicional para bloqueio de modo, os espectros de energia de duração do pulso e repetição do pulso são medidos usando o analisador de espectro autocorrelator e RF, respectivamente. Um único pico sem um pedestal é esperado para ambas as medidas durante a operação mode-locked. Durante as medições de autocorrelação, o par de grade pode ser ajustado para alcançar a compressão do pulso. As durações do pulso de 70 fs (largura total-metade-máximo) foram medidas(figura 2B). Esta duração de pulso dechirped aproxima a compressão limitada estimada da transformação do projeto atual do laser: o limite da transformação é computado usando o espectro medido do pulso. Em segundo lugar, a estabilidade do pulso pode ser testada monitorando continuamente a potência média de saída e o espectro de pulso. A deriva de energia é inferior a ±3,5% ao longo de 24 h (Figura 2C)sem resfriamento ativo quando a configuração do laser é montada em uma mesa óptica flutuante com amortecimento de vibração. Este nível de estabilidade é suficiente para muitos experimentos de imagem. O sistema permanece então estável e auto-começando por mais de uma semana quando desligado. Os componentes do espaço livre submetem-se à tração mecânica e o modo-fechamento é perdido após diversas semanas, mas o modo-travamento pode frequentemente re-obtained por ajustes menores das placas de onda como esboçado na etapa 6.

Uma vez verificado o bloqueio de modos, também é importante testar o desempenho de imagem durante experimentos práticos de MPE e microscopia não linear usando um alvo de teste simples e amostras biológicas. Por exemplo, a saída personalizada de laser de fibra pode ser direcionada para um microscópio de varredura a laser comercial para imagens de fluorescência de dois fótons (2PE) (Figura 3A). Note-se que o isolador da cavidade extra, embora deficitário, é necessário para evitar que reflexões de volta da ótica do microscópio entrem no oscilador a laser. Esses reflexos traseiros geralmente interrompem a geração de sinais de bloqueio e fluorescência durante a imagem. Aqui, um teste foi realizado com um microscópio de varredura de laser confocal comercial e um detector de scanado com um pinhole definido para a configuração de tamanho máximo, a fim de aumentar o sinal de fluorescência coletado. Uma amostra de teste simples para microscopia é a medição de uma solução de corante fluorescente. Um primeiro experimento de microscopia sugerido é medir o sinal de corante fluorescente durante os ajustes do poder do pulso usando um conjunto de filtros de densidade neutra. Isso ajuda a verificar se o sinal de fluorescência é quadraticamente dependente da potência laser entregue ao plano de amostra(Figura 3B),que é a resposta esperada para 2PE. Em seguida, imagens de espécimes biológicos podem ser coletadas usando a autofluorescência do tecido 2PE não linear, por exemplo (ver Figura 3C, uma amostra de camarão de salmoura fixa e não manchada), bem como a segunda geração harmônica (SHG) de fibrilas de colágeno e 2PE de manchas fluorescentes extrínsecas (ver Figura 3D, um espécime de tecido de frango recentemente extirpado manchado com rodamina B). Como verificação adicional de 2PE, coletadas imagens hiperespectreis de 2PE de alvos de teste de microesfera fluorescente multicolorida foram comparadas com imagens hiperespectreis tiradas por excitação linear com lasers de diodo comercial (Figura 4). Os espectros de excitação de fótons únicos e fluorescência de 2PE foram analisados e comparados a duas das cores da microesfera correspondentes a dois corantes fluorescentes excitados separadamente por lasers comerciais e contínuos de onda 514 nm e 594 nm. Os espectros de fluorescência excitados pelo laser personalizado são idênticos aos espectros tomados com os lasers de onda contínua comercial (excitação de fótons únicos). Coletivamente, esses resultados indicam que o laser de fibra fs personalizado gera pulsos com potência máxima e uniformidade suficientes para gerar fluorescência de 2PE e SHG.

Figura 1: Esquemático da configuração personalizada da caracterização do laser e do pulso da fibra. As linhas pretas numeradas 1 e 2 indicam a saída do laser da bomba. As linhas pretas numeradas 3-7 indicam fibras intracavidade com o comprimento de cada fibra entre os pontos de emenda indicados em metros. As linhas pretas não numéricas indicam fibras de cavidade extra. As marcas cruzadas (x) indicam pontos de emenda. As linhas vermelhas são caminhos de luz do espaço livre. A espessa linha preta entre o OSC e o fotodiodo (PD) indica um cabo BNC. O analisador do espectro rf, que assume a mesma posição que o OSC ao ser usado, não é mostrado na figura porque o analisador do espectro RF pode ser trocado para a configuração para o OSC usando o conector BNC. Clique aqui para ver uma versão maior deste número.

Figura 2: Os resultados da caracterização do laser. (A)O espectro do pulso de saída da operação de bloqueio de modo em comparação com a simulação numérica. (B) O sinal de intensidade de autocorrelação do pulso dechirped em comparação com a simulação numérica do limite de transformação. (C)O poder de saída do laser durante dois testes de estabilidade de 24 h. (Adaptado de Davoudzadeh et. al.¹⁷) Clique aqui para ver uma versão maior deste número.

Figura 3: Os resultados dos testes de desempenho de microscopia mpe. (A)Esquemático do laser de fibra personalizado com sua saída direcionada para um microscópio confocal comercial. (B) O lote do registro-registro que demonstra a dependência quadrática do sinal da fluorescência de MPE em função do poder da saída do laser, medido usando uma solução da tintura fluorescente. (C) Imagem de autofluorescência 2PE de uma amostra de camarão de salmoura não manchada e fixa usando o laser de fibra fs personalizado. (D)SHG (ciano) de fibrilas de colágeno e fluorescência 2PE (magenta) de células manchadas de rhodamina B de um tecido de frango recém-excificado usando o laser de fibra fs personalizado. Barras de escala = 50 μm. (Adaptado de Davoudzadeh et. al.¹⁷⁾ Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Uma comparação da fluorescência de 2PE usando o laser personalizado da fibra do fs contra a excitação do único-fóno (1PE) usando lasers comerciais do diodo. (A) Uma imagem multicanal 1PE de microesferas espontânricamente distintas usando vários lasers diferentes de diodo (esquerda; comprimentos de onda 1PE estão listados em nm.) O perfil de intensidade fluorescente das mesmas contas animado por um laser diodo 514 nm (Médio) e pelo laser de fibra fs personalizado (Direita). Barras de escala = 50 μm. (B) Os espectros normalizados de verde (esquerda) e vermelho (direita) contas animado pelo laser diodo contra o laser de fibra fs personalizado. (Adaptado de Davoudzadeh et. al.¹⁷) Clique aqui para ver uma versão maior deste número.

Tabela 1: Um resumo dos parâmetros para o ponto de emenda de fibra laser da bomba (A), bem como os três pontos de emenda de fibra intracavidade (B-D). Aqui o sentido da propagação clara é da fibra esquerda à fibra direita. L = fibra esquerda na junção de emenda; R = fibra direita na junção da emenda; MFD = diâmetro médio do campo.

Os protocolos descritos aqui sintetizam know-how e experiência que têm sido prática comum no laboratório de física laser por décadas, mas que é freqüentemente desconhecido para muitos pesquisadores biomédicos. Este trabalho tenta tornar esta tecnologia laser de fibra ultrarrápida mais acessível à comunidade em geral. O projeto do laser da fibra de ANDi é bem-estabelecido, como desenvolvido primeiramente em trabalhos seminais por Sábio e por colegas^3. No entanto, as implementações dessa tecnologia por outros grupos às vezes resultaram em relatos de lasers que não funcionam corretamente, ilustrando a necessidade de educar ainda mais os pesquisadores biomédicos em aspectos não triviais da caracterização de pulso e operação bloqueada pelo modo.

Observe que a fabricação e operação personalizadas a laser geralmente não são adequadas para laboratórios não familiarizados com a operação e a segurança a laser. O treinamento e a consideração da segurança do laser dos perigos são essenciais antes de tentar a construção de um laser da classe 4. Porque o sistema do laser está aberto, há dois feixes principais da reflexão (vindo das grades do compressor e do PBS da em-cavidade) e diversas reflexões menores de outros ópticos que precisam de ser obstruídos. Os componentes do livre espaço devem ser fixados a uma tabela ótica estável a fim manter o alinhamento. Em contraste, os lasers comerciais são sempre fechados para a segurança e muitas vezes utilizam mecanismos de alinhamento automático, tornando-os mais fáceis e seguros de operar.

Como mencionado, o laser de fibra fs personalizado apresentado aqui representa talvez o melhor desempenho que pode ser esperado para um sistema facilmente construído que minimiza os custos materiais. O projeto e a qualidade das emendas são um fator crítico para a eficiência do laser, a facilidade da fabricação, e a robustez para queimar dano do ponto. Uma emenda de baixa qualidade não pode apenas reduzir a eficiência da saída da bomba, mas também gerar calor durante a operação e, assim, danificar a cavidade. Para conseguir emendas de alta qualidade, é preciso ter certeza de que o cutelo de fibra e emenda estão limpos. Como mencionado acima, os cotonetes embebidos com álcool devem ser usados para limpar todas as superfícies de trabalho em uma base regular. Além disso, quando ocorrem grandes ângulos de aperto (>0,3°) é fortemente aconselhado a recuar para melhorar a qualidade da emenda.

Uma vez bloqueado o modo, o sistema é bastante estável e permanece auto-partida durante um período de mais de uma semana. Em caso de perturbações acidentais no sistema ou deriva mecânica dos componentes do espaço livre ao longo do tempo, o sistema perderá o bloqueio de modo, mas o laser de bloqueio de modo muitas vezes pode ser facilmente recuperado ajustando ligeiramente as placas de onda. Para manter a saída estável, o controle de temperatura da fibra ativa é fundamental. Portanto, o sistema é melhor usado em uma sala com ar-condicionado com fluxo de ar mínimo perto dele. O sistema é relativamente impermeável a pequenas vibrações. Na verdade, o efeito da vibração mecânica não pode ser observado nos domínios temporais e espectrais se o sistema for colocado em uma tabela óptica úmida passiva. Tocar os componentes da fibra do oscilador perturbará o modo-fechamento, mas o modo-travamento é recuperado simplesmente retornando a fibra de volta a sua posição original aproximada.

Finalmente, o fator de forma compacta de lasers de fibra fs é atraente para o desenvolvimento de sistemas clínicos móveis. (por exemplo, sistemas baseados em carrinhos móveis). Quando menor no tamanho comparado a um laser do sólido-estado, o projeto feito encomenda do laser da fibra apresentado aqui contem diversos componentes do livre-espaço que exigem o alinhamento. Isto limita significativamente a mobilidade do sistema. É possível substituir todos esses componentes de espaço livre por análogos componentes de fibra. O trabalho futuro incluirá o desenvolvimento de projetos novos do laser da todo-fibra usando a fibra do PM para desenvolver os sistemas que são robustos às mudanças ambientais.

Os autores não declaram interesses concorrentes.

Agradecemos aos Drs. E. Cronin-Furman e M. Weitzman (Olympus Corporation do Americas Scientific Solutions Group) pela assistência na aquisição de imagens. Este trabalho foi apoiado pelo National Institutes of Health Grant K22CA181611 (para B.Q.S.) e pela Richard and Susan Smith Family Foundation (Newton, M.A.) Smith Family Award for Excellence in Biomedical Research (para B.Q.S.).