APC. Призменные компенсаторы и регуляторы дисперсии

Призменный компенсатор позволяет управлять длительностью фемтосекундных лазерных импульсов, внося в оптическую схему контролируемое значение дисперсии групповых скоростей (ДГС).

С его помощью можно скомпенсировать ДГС элементов оптической схемы, сквозь которые проходит пучок, таких как объективы, фильтры и линзы, и обеспечить минимальную длительность импульса при взаимодействии с исследуемым веществом.

Распространение излучения через любую среду влияет на временные свойства ультракоротких лазерных импульсов вследствие влияния дисперсии, то есть различия показателя преломления света на разных длинах волн. Для сверхкороткого импульса с широким спектром это приводит к тому, что одни частотные компоненты импульса начинают отставать от других, и длительность импульса увеличивается и он перестает быть спектрально ограниченным. Например, положительная ДГС объектива микроскопа и прочих его оптических элементов может приводить к удлинению 30 фс импульса лазера до 150 фс и более. Для ряда приложений такое увеличение длительности импульса является неприемлемым, так как одновременно падает интенсивность оптического излучения и ухудшается временное разрешение. Однако, существуют методы компенсации влияния положительной дисперсии оптических элементов схемы. Наиболее простым и гибким методом является использование призменного компенсатора, который способен внести контролируемое значение дисперсии, противоположное по знаку дисперсии остальных элементов оптической схемы.

- по запросу пользователя, модели APC Kit и APC Pro могут быть оснащены шаговыми двигателями для автоматизированного управления дисперсией компенсатора. Габаритные размеры данных моделей меньше, поскольку не имеют выступающих за пределы корпусов юстировочных винтов;

- модель APC Pro FS может быть изготовлена в двух конфигурациях: базовой, с диапазоном вносимых ДГС от +6900 фс² до -1630 фс², и модифицированной, с диапазоном вносимых ДГС от+3300 фс² до -5230 фс²);

- для моделей APC Kit мы предлагаем многопроходный блок расширения, основанный на зеркалах большой площади для увеличения длины оптического пути между призмами при одновременном уменьшении расстояния между двумя блоками компенсатора.

Как управлять дисперсией с помощью вашего прибора? Как рассчитать значение вносимой дисперсии и расстояние между призмами?

Для того, чтобы сконфигурировать и настроить призменный компенсатор оптимально для компенсации дисперсии вашей оптической системы, желательно оценить величину положительной ДГС, вносимой различными элементами оптической схемы. Например, прохождение пучка через слой плавленого кварца толщиной 1 мм вносит дисперсию второго порядка +36 фс², объективы микроскопов вносят порядка +1000 фс2 или более, и т.д. (см., например, [Müller, Squier, Wolleschensky, Simon and Brakenhoff (1998), Dispersion pre-compensation of 15 femtosecond optical pulses for high-numerical-aperture objectives. Journal of Microscopy, 191: 141–150. doi:10.1046/j.1365-2818.1998.00357.x]). Таким образом, компенсатор должен иметь параметры, достаточные для компенсации конкретного значения ДГС. Это достигается расположением призм компенсатора на достаточно большом удалении друг от друга (это вносит отрицательную ДГС), и заглублением призм на некоторое расстояние в пучок (это вносит плавно контролируемую положительную величину ДГС) до тех пор, пока суммарная ДГС всей системы вместе с компрессором не окажется нулевой. Крайне важно при этом, чтобы в рабочем режиме призмы не были заглублены в пучок слишком сильно, так как это вносит некомпенсированное значение дисперсии третьего и высших порядков. Таким образом, в модели APC Kit у пользователя есть возможность самому выбрать оптимальное расстояние между призмами компрессора.

В модели APC Pro расстояние между призмами фиксировано. Максимальное и минимальное значение заглубления призм определяется геометрическими размерами призм. При этом достигаются следующие значения ДГС компенсатора:

Призмы из плавленого кварца.

 По запросу, доступна модификация модели APC Pro FS с кварцевыми призмами, в которой значения дисперсии групповых скоростей для длины волны 800нм изменяются в пределах (-5230 фс²; 3300 фс²)

Призмы из тяжелого флинта.

• Биологическая визуализация
  • Двухфотонная (многофотонная) микроскопия (TPE)
  • Визуализация с трехфотонным возбуждением
  • Микроскопия с генерацией ВГ и ТГ (второй и третьей гармоники)
• Исследования со сверхвысоким временным разрешением
  • Оптическая когерентная томография
  • Фотолюминесцентная спектроскопия биологических маркеров
  • Спектроскопия оптического зондирования (pump-probe)
• Диагностика фемтосекундных лазеров, компоненты и аксессуары
  • Контроль и коррекция спектральной фазы