基于氩气填充空心芯纤维自相位调制产生宽可调 megawatt 脉冲用于多光子显微镜
光学
2024-10-02 v1
摘要
三光子荧光显微镜 (3PM) 以 1300 和 1700 nm 长波长激发是实现细胞分辨率深组织成像的近期亮点。过去几年，长波长 3PM 推动了深组织成像在两光子显微镜深度限制之外的快速进展，在神经科学、免疫学和癌症病理学等领域产生了重要影响。然而，3PM 的广泛采用面临挑战。三光子激发 (3PE) 自然比两光子激发弱，这对超短脉冲的高峰功率提出了严苛要求。当前这些脉冲来源的效率、复杂度和成本是阻碍 3PM 在典型生物医学实验室中应用的主要障碍。本文描述了一种基于氩气填充空心芯纤维的脉冲源，产生峰值功率为百兆瓦级的 femtosecond 脉冲，可在 850-1700 nm 之间可调。将 1030 nm 纤维放大器压缩脉冲引入 antiresonant 空心芯纤维，通过仅改变气体压力，可获得 850-1700 nm 区间内数百纳焦能量和亚 100 fs 持续时间的脉冲。该方法是一种高效、稳健且潜在低成本的多光子深组织成像新途径。特别是，在 1300 nm 处产生 960 nJ 和 50 fs 的脉冲，转换效率为 10%。几乎 20 MW 的峰值功率是当前 1300 nm 纤维脉冲源的最佳值之一。作为该来源能力的一个示例，这些脉冲被用于成像位于颅皮下 1.1 mm 深处的小鼠大脑结构和神经活动。
引用
@article{arxiv.2410.00889,
title = {Efficient, broadly-tunable source of megawatt pulses for multiphoton microscopy based on self-phase modulation in argon-filled hollow-core fiber},
author = {Yishai Eisenberg and Wenchao Wang and Shitong Zhao and Eric S. Hebert and Yi-Hao Chen and Dimitre G. Ouzounov and Hazuki Takahashi and Anna Gruzdeva and Aaron K. LaViolette and Moshe Labaz and Pavel Sidorenko and Enrique Antonio-Lopez and Rodrigo Amezcua-Correa and Nilay Yapici and Chris Xu and Frank Wise},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.00889},
year = {2024}
}
备注
Supplement appended at end