奥林巴斯显微镜蓝宝石钛锁模激光器的应用
新闻资讯自锁模钛：蓝宝石激光脉冲是目前首选的激光激发源在大多数多光子荧光显微镜研究。本教程探讨Ti：蓝宝石激光器运行在很宽的范围内的近红外波长可变脉冲宽度可调程序速度控制。
从Ti单光子初始化教程：蓝宝石晶体被随之而来的连续波氩离子泵浦激光激励（图中没有显示，但发光的蓝绿色的光子通过输入布鲁斯特窗）。从泵激光进入钛：蓝宝石激光器外壳并通过一系列的镜子为TI的反映：在激光腔中的蓝宝石晶体。由宝石晶体发射的光子被引导通过谐振腔的反射镜表面的路由。在10镜折叠腔的其他元素包括杆聚光镜，输出耦合器，高反射镜，光束折叠反射镜，棱镜色散控制，和一个用于调节输出波长调谐狭缝。折叠梁，Zui后通过一个声光调制器（AOM），使锁模操作的恒定频率的激光启动。在Zui后的输出，激光束通过一个分束器的光的一部分被转移到一个快速光电二极管耦合到电子时钟电路通过反馈回路。Zui后，光束穿过一个布鲁斯特输出窗口退出激光腔。
几个滑块控制激光参数，为如何修改功能的小程序。脉冲宽度滑块可以调整30和150飞秒之间的值，和波长滑块运行调谐狭缝输出波长从690纳米到1050纳米的变化。三分之一滑块控制程序的运行速度。
钛：蓝宝石锁模激光器提供一个大的波长调谐范围，从约690至1050纳米，脉冲宽度约100飞秒的长度。请注意，Zui低的脉冲宽度可以在实际的光谱物理50飞秒激光。此外，这些激光器具有足够的功率（大于100毫瓦在整个调谐范围）对于大多数荧光双光子激发饱和。确保适当的冷却和激光晶体湿度控制，氮气体泵入密封的激光头，它是由一个外部冷却器保持在恒定的温度。
钛掺杂三价阳离子负责蓝宝石晶体的激光作用，这是通过引入的钛氧化物在熔融氧化铝生产。在熔体中，部分钛离子扩散到氧化铝和铝阳离子纳入地方的晶格位置。当由氩离子泵浦激光激发，在蓝宝石晶体的掺杂钛原子吸收蓝绿色的光，并随后作为相干红外光通过受激发射释放。由于发射的光通过反复回镜子晶体反射，它是在激光振荡放大。钛宝石的吸收光谱如图1所示，从小于400纳米到约650纳米的。同时绘制在同一图是对掺杂晶体的发射光谱。
钛：蓝宝石的荧光发射光谱从600到1050纳米，覆盖可见光和短波近红外光谱区的长波长。激光是唯一可能的波长大于675纳米的吸收和发射光谱之间的重叠在600至650纳米的区域。这限制了有用的波长调谐范围等因素是镜面涂层，从大气中吸收水的反射面，和调谐元件的损失。（奥林巴斯显微镜）
钛：蓝宝石激光器泵浦激光器需要支持足够的功率来激发晶体和启动激光作用。电源要求输出需求千差万别，但强烈聚焦的氩离子激光器具有5和20瓦之间的值可用于这一目的。Zui近，新的固体激光器已经开发了采用红外激光器输出倍频产生较低的波长的绿色光的非线性转换。这些激光器的效率远远高于氩离子激光器也减少了电力和冷却需求。
掺杂的蓝宝石激光晶体，是不寻常的，不像大多数激光器，大能级的掺杂钛离子具有允许一个广泛的输出波长（见上文）。为了选择特定波长的Ti：蓝宝石激光器发射，配备有一个双折射调谐器（皮秒版本）或可移动的狭缝（飞秒激光）允许排放在一个很窄的（5-15纳米）波长范围。
光谱物理海啸®激光采用一一零镜折叠腔（见教程图解）当配置为飞秒激光手术。必须在折叠腔激光器的设计由于光学像差的产生（如散光）发生时，聚光镜不正常的入射角的利用。光谱物理公司的工程师们使用的布鲁斯特角校正杆和精心选择的反射角度，以帮助消除输出光束的文物。还包括在设计中是一个声光调制器（AOM），它采用一个压电换能器产生声波，在激光腔的纵模之间的相位控制和确保82兆赫的公称锁模运转时，激光开始。调制器是将交叉梁在布鲁斯特角是由一个射频信号驱动。
镜飞秒钛：蓝宝石激光器的设计有很高的反射率，并与一系列的介电薄膜施加到玻璃表面。像干扰滤波器和抗反射涂层，这些介电层厚度有严格控制，允许连续反射的每一层添加通过建设性的干扰。这保证了从镜面反射超过百分之99，而且限制每个反射镜能够有效地反射波长范围。因此，为了实现宽发射波长范围（690至1050纳米）掺杂蓝宝石激光器反射镜的功能，必须使用多套的波长的特定设置（见表1），限制了系统的通用性，使新手用户更难。钛：蓝宝石激光器的其他厂家也有类似的镜盒。
光谱物理海啸®镜组
| 镜盒 | 波长范围 （纳米） |
|---|---|
| 标准（S） | 720-850 |
| 长（L） | 840-1000 |
| 超长（X） | 970-1080 |
| 蓝色（B） | 690-790 |
| 中距离（米） | 780-900 |
表1
钛：蓝宝石飞秒激光器的调谐是通过一个棱镜和一个可变狭缝机构完成。棱镜在激光腔产生发射波长在空间传播的区域，从而提供了一个机会来选择的狭缝通过战略配售的窄带宽。输出波长范围是通过改变狭缝的位置限制的传播的一部分，和带宽是由物理狭缝宽度控制。
群速度色散（GVD）是一个复杂的现象，导致脉冲展宽光子通过激光谐振腔的传播。这种效应会导致较低的可见光波的速度（蓝色和绿色）是相对较长的波长减小（红色）时，通过光学元件，导致降低的峰值强度。钛：蓝宝石激光器通常利用棱镜对产生一个负的群速度色散增加，波长短的速度保持窄脉冲激光输出和平衡。显微镜的光学元件（物镜和介电涂层）利用多光子荧光实验也可以是一个源的稳定，并有助于脉冲传播，尤其是当泵浦激光器的功率受限的应用。