DE10361176A1 - Device for generating a multi-wavelength light beam - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls, insbesondere eines Beleuchtungslichtstrahls für ein vorzugsweise konfokales Scanmikroskop, mit einer Strahlvereinigeranordnung (1) zur Vereinigung von Laserlichtstrahlen (19) unterschiedlicher Wellenlängen, wobei die Anordnung einzelne Strahlvereiniger (2) umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) in Reihe oder gruppenweise parallel zueinander angeordnet sind und jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls (19) mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt sind.A device for generating a light beam comprising several wavelengths, in particular an illumination light beam for a preferably confocal scanning microscope, with a beam combiner arrangement (1) for combining laser light beams (19) of different wavelengths, wherein the arrangement comprises individual beam combiner (2), is characterized in that the beam combiner (2) are arranged in series or in groups parallel to one another and are each designed for coupling in a laser light beam (19) having a wavelength of a defined wavelength range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls, insbesondere eines Beleuchtungslichtstrahls für ein vorzugsweise konfokales Scanmikroskop, mit einer Strahlvereinigeranordnung zur Vereinigung von Laserlichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen, wobei die Anordnung einzelne Strahlvereiniger umfasst.The The invention relates to a device for generating a plurality wavelength comprehensive light beam, in particular an illumination light beam for a preferably confocal scanning microscope, with a Strahlereinigeranordnung for combining laser light beams of different wavelengths, wherein the arrangement comprises individual beam combiner.

Vorrichtungen der gattungsbildenden Art sind aus der Praxis bekannt und werden beispielsweise in der DE 196 33 185 C2 beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist eine mehrfarbige Punktlichtquelle für ein Laserscanmikroskop bekannt, bei der Laserlichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen mittels einer Strahlvereinigeranordnung koaxial zusammengeführt werden. Die dort gezeigte Strahlvereinigeranordnung umfasst drei Strahlvereiniger und ist als monolithische Einheit ausgebildet. Nach der Strahlvereinigung werden die vereinten Laserlichtstrahlen über eine Lichtleitfaser zu einem Mikroskop geführt und dort eingekoppelt.Devices of the generic type are known in practice and are used for example in the DE 196 33 185 C2 described. From this document a multicolor point light source for a laser scanning microscope is known in which laser light beams of different wavelengths are brought together coaxially by means of a beam combiner arrangement. The Strahlereinigeranordnung shown there comprises three beam combiner and is designed as a monolithic unit. After beam combination, the combined laser light beams are guided via an optical fiber to a microscope and coupled there.

Die bekannten Vorrichtungen der gattungsbildenden Art sind insbesondere im Hinblick auf ihre unzureichende Flexibilität problematisch. In den meisten Fällen sind die Laserlichtquellen mit der Strahlvereinigeranordnung fest verbunden, so dass die Einkopplung zusätzlicher Laserlichtquellen oder einer anderen Kombination von Laserlichtquellen nahezu unmöglich ist. Werden die Laserlichtstrahlen über Lichtleitfasern in die Strahlvereinigeranordnung eingekoppelt, so sind die Möglichkeiten der Einkopplung der Laserlichtquellen durch die konkrete Anordnung und Ausgestaltung der Strahlvereiniger der Strahlvereinigeranordnung begrenzt. Außerdem müssen üblicherweise alle in die Strahlvereinigeranordnung eingekoppelten Laserlichtstrahlen justiert werden, wodurch ein einfaches Austauschen der Laserlichtquellen verhindert ist. Mit dem Austausch einzelner Laserlichtquellen wird im Allgemeinen zugleich auch die Auswechslung und Neujustierung der einzelnen Strahlvereiniger notwendig, damit eine Vereinigung der unterschiedlichen Laserlichtstrahlen möglich wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls sind insoweit äußerst bedienerunfreundlich, und eine besondere Serviceleistung des Geräteherstellers wird somit in den meisten Fällen zwingend erforderlich sein.The known devices of the generic type are in particular problematic in terms of their inadequate flexibility. In most make the laser light sources are fixed with the beam combiner arrangement connected, so that the coupling of additional laser light sources or another combination of laser light sources is almost impossible. Will the laser light beams over Optical fibers coupled into the Strahlereinigeranordnung, so are the possibilities the coupling of the laser light sources through the concrete arrangement and embodiment of the beam combiner of the beam combiner arrangement limited. Besides, usually all laser light beams coupled into the beam combiner arrangement be adjusted, making it easy to replace the laser light sources is prevented. With the replacement of individual laser light sources is in general at the same time also the replacement and readjustment the individual beam combiner necessary for a unification the different laser light beams is possible. The from the state known in the art devices for generating a multiple wavelengths Light beam are so far extremely user-friendly, and a special service of the device manufacturer is thus in most cases mandatory.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die spektrale Zusammensetzung des zu erzeugenden Lichtstrahls nahezu beliebig auswählbar ist und von einem Benutzer ohne Austauschteile und Neujustierung in einfacher Weise verändert werden kann.Of the The invention is based on the object, a device for generating one of several wavelengths comprehensive light beam of the type mentioned in such a way and further that the spectral composition of the to be generated Light beam is almost freely selectable and by a user be changed easily without replacement parts and readjustment can.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der gattungsbildenden Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger in Reihe oder gruppenweise parallel zueinander angeordnet sind und jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt sind.The inventive device of the generic type dissolves the above object by the features of the claim 1. Thereafter, such a device is characterized in that the beam combiner in series or in groups parallel to each other are arranged and each for coupling a laser light beam with one wavelength a defined wavelength range designed are.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass der Trend zunehmend in Richtung modularer Geräteeinheiten geht, die benutzerseitig in einfacher Weise und ohne großen Wartungsaufwand einsetzbar sind. In diesem Zusammenhang ist weiter erkannt worden, dass dabei eine hohe Flexibilität und Anpassbarkeit an spezielle Benutzerwünsche und Anforderungen von ganz besonderer Bedeutung ist. Schließlich ist erkannt worden, dass eine derartige Flexibilität dann realisiert ist, wenn die Strahlvereiniger erfindungsgemäß in Reihe oder gruppenweise parallel zueinander angeordnet sind und jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt sind. Ein Benutzer eines Mikroskops wird beispielsweise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in die Lage versetzt, sich die notwendigen Wellenlängen seines Beleuchtungslichtstrahls individuell zusammenzustellen und die Zusammenstellung zu verändern, ohne dass hierzu Umbauten oder Justierarbeiten erforderlich wären. Insoweit ist eine in hohem Maße bedienerfreundliche Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls realisiert.In according to the invention is first It has been recognized that the trend is increasingly towards modular device units The user-friendly and easy maintenance can be used. In this context, it has been further recognized that while a high flexibility and adaptability to special user requests and requirements of is very special meaning. Finally, it has been recognized that one such flexibility is realized when the beam combiner according to the invention in series or in groups are arranged parallel to each other and respectively for coupling a laser light beam with a wavelength of a defined wavelength range are designed. For example, a user of a microscope becomes by the device according to the invention able to get the necessary wavelengths of his Customize lighting beam and the compilation to change, without the need for conversions or adjustments would be required. in this respect is a great deal Easy-to-use device for multi-wavelength generation Realized light beam.

In einer konkreten Ausführungsform werden Strahlvereiniger eingesetzt, die wellenlängensensitiv arbeiten. Insbesondere könnten die Strahlvereiniger jeweils eine individuelle charakteristische Wellenlänge besitzen, so dass Laserlichtstrahlen mit Wellenlängen unterhalb der charakteristischen Wellenlänge im Wesentlichen transmittiert und Laserlichtstrahlen mit Wellenlängen oberhalb der charakteristischen Wellenlänge im Wesentlichen reflektiert werden, wobei auch der umgekehrte Fall denkbar wäre. In der Strahlvereinigeranordnung könnten selbstverständlich beide Arten von Strahlvereinigern vorgesehen sein.In a concrete embodiment are used Strahlvereiniger who work wavelength sensitive. Especially could the beam combiner each an individual characteristic wavelength own, so that laser light rays with wavelengths below the characteristic Wavelength in the Essentially transmitted and laser light beams with wavelengths above the characteristic wavelength are essentially reflected, with the reverse case as well would be conceivable. Of course, both could be used in the beam combiner arrangement Types of beam combiner be provided.

Im Konkreten könnten die Strahlvereiniger als Bandkantenfilter, als dichroitische Filter oder als Etalons ausgeführt sein. Eine besonders effektive Strahlvereinigung ergibt sich beim Einsatz von Bandkantenfiltern mit steilen Flanken. Derartige Filter weisen im Allgemeinen auf der einen Seite eine spezielle Beschichtung aus mehreren Schichtpaketen auf, die dafür sorgt, dass der Filter die gewünschte spektrale Charakteristik besitzt. Auf der anderen Seite könnte eine Antireflexbeschichtung vorgesehen sein. Prinzipiell ist als Strahlvereiniger auch der Einsatz von polarisationsempfindlichen Elementen oder Neutralteilern oder dispersiven Elementen in Form von Prismen oder Gittern möglich.Concretely, the beam combiners could be designed as band edge filters, as dichroic filters or as etalons. A particularly effective beam combination results when using tape edge filters with steep flanks. Such filters generally have on one side a special coating of several layer packages, which ensures that the filter has the desired spectral characteristic. On the other hand, an antireflection coating could be provided. In principle, the use of polarization-sensitive elements or neutral splitters or dispersive elements in the form of prisms or gratings is also possible as beam combiner.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Strahlvereiniger im Sinne eines Arrays hintereinander angeordnet, wobei sie entsprechend ihrer jeweiligen charakteristischen Wellenlänge – d.h. von kurz nach lang oder umgekehrt – sortiert sind.In a preferred embodiment are all Strahlvereiniger in the sense of an array in a row arranged according to their respective characteristic Wavelength - i. from shortly after long or vice versa - sorted are.

In einer alternativen Ausgestaltung könnte eine baumartige Geometrie der Strahlvereiniger vorgesehen sein. Dabei werden in parallelen Zweigen zunächst mehrere Laserlichtstrahlen miteinander vereinigt und anschließend die aus den parallelen Zweigen resultierenden Lichtstrahlen miteinander entlang eines Hauptstrahlengangs zu dem endgültigen Lichtstrahl vereinigt. Der Vorteil der baumartigen Struktur besteht darin, dass für die einzelnen Laserlichtstrahlen die Anzahl von Durchgängen durch die Strahlvereiniger im Vergleich zur Anordnung in Reihe geringer ist. Prinzipiell könnten die Strahlvereiniger auch in einer Kombination aus paralleler Anordnung und Reihenanordnung positioniert sein.In An alternative embodiment could be a tree-like geometry the beam combiner be provided. It will be in parallel Branches first several laser light beams combined and then the from the parallel branches resulting light beams along with each other of a main beam path to the final light beam. The advantage of the tree-like structure is that for the individual Laser light beams the number of passes through the beam combiner is lower compared to the arrangement in series. In principle, the Strahlereiniger also in a combination of parallel arrangement and Row arrangement be positioned.

Der für jeden der Strahlvereiniger individuell definierte Wellenlängenbereich könnte eine vorgebbare spektrale Breite aufweisen. Diese könnte in besonders vorteilhafter Weise jeweils an konkrete Messanforderungen angepasst sein. So weiß man beispielsweise in der Fluoreszenzmikroskopie, dass für die meisten Fluoreszenzfarbstoffe die spektrale Breite des möglichen Anregungswellenlängenbereichs in der Größenordnung von 40 nm FWHM (Full Width at Half Maximum) liegt. Um sicherzugehen, dass alle in einer bestimmten Probe enthaltenen Fluoreszenzfarbstoffe angeregt werden können, wird folglich ein Anregungslichtstrahl benötigt, der Wellenlängen umfasst, die maximal 40 nm voneinander separiert sind. Zur Anpassung an diese Anforderungen aus der Praxis könnte daher vorgesehen sein, dass der für jeden der Strahlvereiniger individuell definierte Wellenlängenbereich eine spektrale Breite von weniger als 40 nm aufweist.Of the for each the beam combiner individually defined wavelength range could have a predetermined spectral width. This could be in particularly advantageous in each case to specific measurement requirements be adjusted. That's how you know For example, in fluorescence microscopy that for most Fluorescence dyes the spectral width of the possible excitation wavelength range in the order of magnitude of 40 nm FWHM (Full Width at Half Maximum). To be sure that all fluorescent dyes contained in a given sample can be stimulated Consequently, an excitation light beam is required, which includes wavelengths, which are separated by a maximum of 40 nm. To adapt to this Requirements from practice could Therefore, be provided that for each of the Strahlvereiniger individually defined wavelength range has a spectral width of less than 40 nm.

Berücksichtigt man, dass die Breite des Anregungsmaximums der Farbstoffe typischerweise um die 20 nm beträgt, so benötigt man für eine optimale Anregung der Fluoreszenzfarbstoffe in der Probe einen Anregungslichtstrahl mit Wellenlängen, die sich maximal um 20 nm voneinander unterscheiden. Der für jeden der Strahlvereiniger individuell definierte Wellenlängenbereich könnte daher in vorteilhafter Weise eine spektrale Breite von weniger als 20 nm aufweisen. Näher aneinander liegende Wellenlängen machen für gewöhnlich keinen Sinn mehr, da mit einem Raster von jeweils um 20 nm voneinander separierten Anregungswellenlängen praktisch jeder Fluoreszenzfarbstoff optimal angeregt werden kann.Considered one that the width of the excitation maximum of the dyes typically around 20 nm, so needed one for one optimal excitation of the fluorescent dyes in the sample Excitation light beam with wavelengths, which differ by a maximum of 20 nm from each other. The one for everyone the beam combiner individually defined wavelength range could Therefore, advantageously, a spectral width of less than 20 nm. Closer make adjacent wavelengths usually none Sense more, because with a grid of each 20 nm apart separated excitation wavelengths Virtually every fluorescent dye can be excited optimally.

Im Hinblick auf eine hohe Übersichtlichkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn der für jeden der Strahlvereiniger individuell definierte Wellenlängenbereich für alle Strahlvereiniger dieselbe spektrale Breite aufweist und wenn darüber hinaus die spektralen Mittenlagen der für die Strahlvereiniger jeweils definierten Wellenlängenbereiche äquidistant zueinander sind. Dabei könnten die für jeden der Strahlvereiniger individuell definierten Wellenlängenbereiche einander teilweise überlappen oder vollständig voneinander separiert sein. Insbesondere könnten die für die Strahlvereiniger individuell definierten Wellenlängenbereiche derart festgelegt sein, dass die Gesamtheit der einkoppelbaren Laserlichtstrahlen das komplette Spektrum an relevanten Wellenlängen, beispielsweise das sichtbare Spektrum von 430 nm bis 700 nm, abdeckt.in the In view of a high clarity it is particularly advantageous if that for each of the Strahlvereiniger individually defined wavelength range for all Beam unifier has the same spectral width and if beyond the spectral center positions of the the beam combiner respectively defined wavelength ranges equidistant to each other. It could the for each of the beam combiner individually defined wavelength ranges each other partially overlap or completely be separated from each other. In particular, those could be customized for the beam combiner defined wavelength ranges be set so that the entirety of the injectable laser light beams the complete spectrum of relevant wavelengths, such as the visible Spectrum from 430 nm to 700 nm, covering.

Im Hinblick auf eine einfache Bedienbarkeit könnte vorgesehen sein, dass die Strahlvereinigeranordnung in einem Gehäuse eingeschlossen ist, so dass der interne Aufbau der Strahlvereinigeranordnung für einen Benutzer überhaupt nicht wahrnehmbar ist.in the With regard to ease of use, it could be provided that the Strahlereinigeranordnung is enclosed in a housing, so that the internal structure of the Strahlereinigeranordnung for a User at all is not perceptible.

Der interne Aufbau der Strahlvereinigeranordnung könnte derart ausgeführt sein, dass vor den einzelnen Strahlvereinigern Kollimierlinsen zur Parallelisierung der Laserlichtstrahlen angeordnet sind. Die Laserlichtstrahlen könnten über Lichtleitfa sern, insbesondere Glasfasern, auf die Kollimierlinsen gelenkt werden. Zur Vermeidung einer Dejustierung könnten die Strahlvereiniger und die Kollimierlinsen unmittelbar oder mittelbar fest mit dem Gehäuse verbunden sein.Of the internal structure of the beam combiner arrangement could be designed in such a way that in front of the individual beam combiners collimating lenses for parallelization the laser light beams are arranged. The laser light beams could via Lichtleitfa fibers, in particular Glass fibers to which collimating lenses are directed. To avoid a misalignment could the beam combiner and the collimating lenses directly or indirectly firmly with the housing be connected.

In einer ganz besonders bedienerfreundlichen Ausführungsform sind die Laserlichtquellen, vorzugsweise in miniaturisierter Form, innerhalb des Gehäuses angeordnet und den Strahlvereinigern zugeordnet. Darüber hinaus könnte vorgesehen sein, dass die Laserlichtquellen von außerhalb des Gehäuses unabhängig voneinander aktivierbar und deaktivierbar sind. Ein Benutzer könnte sich folglich in einfacher Weise einen Lichtstrahl zusammenstellen, indem er einfach die entsprechenden Laserlichtquellen aktiviert, die dann aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus – ohne dass weitere Maßnahmen seitens des Benutzers erforderlich wären – miteinander vereint werden.In In a particularly user-friendly embodiment, the laser light sources are preferably in miniaturized form, disposed within the housing and the beam combiners assigned. About that out could be provided that the laser light sources from outside of the housing independently can be activated and deactivated from each other. A user could Consequently, in a simple way, assemble a light beam by he simply activates the appropriate laser light sources, which then due to the structure according to the invention - without that further measures on the part of the user would be required - with each other be united.

In einer alternativen Ausgestaltung könnten die Laserlichtquellen außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wobei die einzelnen Laserlichtstrahlen über Faserstecker als optische Schnittstellen in die Lichtleitfaser einkoppelbar sein könnten. Die Faserstecker könnten entweder in das Gehäuse des Strahlvereinigers eingelassen sein oder außerhalb des Gehäuses bereitgestellt sein. In letztgenannten Fall werden die Laserlichtstrahlen über in dem Gehäuse ausgebildete Faserdurchführungen nach außen geleitet.In an alternative embodiment, the laser light sources could be outside the housing be orders, wherein the individual laser light beams could be coupled via fiber connectors as optical interfaces in the optical fiber. The fiber connectors could either be embedded in the housing of the beam combiner or provided outside of the housing. In the latter case, the laser light beams are led out through fiber feedthroughs formed in the housing.

Zur Vermeidung von Fehlbedienungen könnten die Faserstecker und/oder die Faserdurchführungen am Gehäuse eine charakteristische Beschriftung und/oder Kennung aufweisen, die anzeigt, welcher konkrete Wellenlängenbereich in den jeweiligen Faserstecker eingekoppelt werden kann.to Avoidance of incorrect operation could the fiber connectors and / or the fiber feedthroughs on the housing a have characteristic lettering and / or identifier indicating which concrete wavelength range can be coupled into the respective fiber connector.

Die Übergabe des Lichts an der durch einen Faserstecker gebildeten optischen Schnittstelle kann entweder durch direkten Kontakt zweier Fasern erfolgen, die ggf. auch einen kleinen Abstand zueinander aufweisen könnten, oder aber in kollimierter Form, indem beidseitig der Faserenden Kollimierlinsen angebracht sind. Diese können besonders vorteilhaft im Faserstecker selbst untergebracht sein. Genauso ist es natürlich denkbar, dass sich nur auf einer Seite der optischen Schnittstelle eine Glasfaser befindet und das Licht auf der anderen Seite über eine Freistrahloptik geführt wird.The handover of the light at the optical connector formed by a fiber connector Interface can be either by direct contact of two fibers take place, if necessary, also have a small distance from each other could or in collimated form, by the fiber ends on both sides Collimating lenses are attached. These can be particularly advantageous be housed in the fiber connector itself. It is of course conceivable that only one side of the optical interface has a glass fiber is located and the light on the other side is guided over a Freistrahloptik.

Im Fall des direkten Kontakts zweier Glasfasern ist darauf zu achten, dass die Glasfasern einen großen Querschnitt aufweisen, um die Justierung zu erleichtern und Lichtverluste zu vermeiden. Da üblicherweise im sichtbaren Spektralbereich eingesetzte Single-Mode-Glasfasern optische Querschnitte von weniger als 5 μm haben, was die Justage schwierig bis unmöglich macht, bietet sich der Einsatz spezieller mikrostrukturierter Glasfasern an. Diese könnten aus sog. photonischem Bandlücken-Material (Photonic Bandgap) bestehen und folglich die Eigenschaften photonischer Kristalle aufweisen. Derartige Fasern können deutlich größere optische Querschnitte von über 10 μm aufweisen, obwohl ihre optischen Eigenschaften dennoch denen von Single-Mode-Glasfasern entsprechen.in the Case of direct contact between two optical fibers that the glass fibers have a big Have cross-section to facilitate the adjustment and light losses to avoid. As usual used in the visible spectral single-mode optical fibers have optical cross-sections of less than 5 microns, which makes the adjustment difficult impossible makes use of special microstructured glass fibers at. These could be out so-called photonic bandgap material (Photonic bandgap) and therefore the properties of photonic Have crystals. Such fibers can be much larger optical Cross sections of over 10 μm, although their optical properties are still those of single-mode optical fibers correspond.

Alternativ könnten auch Fasern mit einer sich verjüngenden Struktur (Tapered Fibres) eingesetzt werden. Bei solchen Fasern ändert sich der Querschnitt entlang der Faser, wobei im konkreten Fall die Faser so hergestellt sein könnte, dass der Querschnitt am Faserende größer ist als im Inneren der Faser.alternative could also fibers with a tapered Structure (Tapered Fibers) are used. With such fibers changes the cross section along the fiber, in which case the fiber could be made that the cross section at the fiber end is greater than in the interior of the fiber.

Zum Auskoppeln des Lichtstrahls weist die Strahlvereinigeranordnung einen Ausgang auf, der als Faserstecker oder durch ein Austrittsfenster bzw. eine Austrittsöffnung für eine Freistrahloptik gebildet ist. Im Falle eines Faserausgangs bietet sich besonders vorteilhaft eine polarisationserhaltende, breitbandige Single-Mode-Faser an, die den Lichtstrahl beispielsweise zu einem Fluoreszenzmikroskop transportiert. Im Falle eines Konfokalmikroskops ist es von besonderem Vorteil, wenn die Strahlvereinigeranordnung fest am Konfokalmikroskop angeordnet ist und der Lichtstrahl der Strahlvereinigeranordnung vom Ausgang der Anordnung direkt über eine Linse auf die Anregungslochblende des Konfokalmikroskops fokussiert wird.To the Uncoupling the light beam has the Strahlereinigeranordnung an output that acts as a fiber connector or through an exit window or an outlet opening for one Freistrahloptik is formed. In the case of a fiber exit offers Particularly advantageous is a polarization-preserving, broadband Single-mode fiber, for example, the light beam to a Transported by fluorescence microscope. In the case of a confocal microscope it is of particular advantage when the Strahlereinigeranordnung is fixed to the confocal microscope and the light beam of the Beam combiner arrangement from the output of the array directly via a lens is focused on the excitation pinhole of the confocal microscope.

Zur benutzerspezifischen Konfiguration des ausgehenden Lichtstrahls könnte in vorteilhafter Weise ein Element zur spektralsensitiven Intensitätseinstellung am Ausgang der Strahlvereinigeranordnung bereitgestellt sein. Im Hinblick auf einen kompakten Aufbau ist das Element innerhalb des Gehäuses der Strahlvereinigeranordnung integriert und vor dessen Ausgang positioniert. Im Konkreten kann es sich bei dem Element zur spektralsensitiven Intensitätseinstellung um einen akustooptischen Filter (AOTF), einen akustooptischen Modulator (AOM), einen elektrooptischen Modulator (EOM), einen einstellbaren Flüssigkristallfilter (LCTF), ein Grating Valve Device (GVD) oder einen MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System)-basierten Filter handeln. Für die Strahlvereinigeranordnung wird ggf. eine geeignete elektrische Schnittstelle benötigt, die durch einen passenden Steckverbinder realisiert sein könnte.to user-specific configuration of the outgoing light beam could advantageously an element for spectrally sensitive intensity adjustment be provided at the output of the Strahlereinigeranordnung. in the With regard to a compact construction, the element is within the housing the Strahlereinigeranordnung integrated and before the output positioned. Specifically, the element may be spectrally sensitive intensity adjustment around an acousto-optic filter (AOTF), an acousto-optic modulator (AOM), an electro-optic modulator (EOM), an adjustable liquid crystal filter (LCTF), a Grating Valve Device (GVD) or a MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) based filter act. For the Strahlereinigeranordnung is possibly a suitable electrical Interface needed, which could be realized by a suitable connector.

Für spezielle Anwendungen können der Strahlvereinigeranordnung Laserlichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen durch Mehrlinienlaserlichtquellen bereitgestellt werden, wie z.B. durch Argonlaser, Kryptonlaser, Argon-Krypton-Laser, Mischgaslaser, Mehrfach-Faserlaser, Kontinuumslaser oder ähnliche. Da die einzelnen Strahlvereiniger der Strahlvereinigeranordnung im Gegensatz zu herkömmlichen Strahlvereinigern auf schmale Spektralbereiche begrenzt sind, wird bei der Verwendung solcher Laser eine geeignete Strahlteilungseinheit benötigt. Eine derartige Strahlteilungseinheit stellt in gewisser Weise ein inverses System zur Strahlvereinigeranordnung dar und separiert die unterschiedlichen Wellenlängen des Laserlichtstrahls der Mehrlinienlaserlichtquelle voneinander. Die so separierten Wellenlängen können den Strahlvereinigern einer Strahlvereinigeranordnung wie oben beschrieben zugeleitet werden. Die Strahlteilungseinheit kann dabei der Strahlvereinigeranordnung vorgeschaltet, an ihr befestigt oder sogar in sie integriert sein. Im Fall des Einsatzes von Mehrlinienlaserlichtquellen wird der Laserlichtstrahl somit zuerst über eine Strahlteilungseinheit aufgespalten und sodann den einzelnen Strahlvereinigern der bspw. nachgeschalteten Strahlvereinigeranordnung zugeführt, oder aber es wird ein Mehrfachkerbfilter als zusätzlicher Strahlvereiniger in die Strahlvereinigeranordnung eingebracht, der dazu dient, die jeweiligen Mehrlinienlaser möglichst verlustfrei mit dem Gesamtlichtstrahl zu vereinigen.For special Applications can the Strahlereinigeranordnung different laser light beams wavelength provided by multi-line laser light sources, e.g. by argon laser, krypton laser, argon krypton laser, mixed gas laser, Multiple fiber lasers, continuum lasers or similar. As the individual Strahlvereiniger the Strahlereinigeranordnung in contrast to conventional Beam combiners are limited to narrow spectral ranges is when using such a laser, a suitable beam splitting unit needed. Such a beam splitting unit is in some way Inverse system for Strahlereinigeranordnung and separated the different wavelengths the laser light beam of the multi-line laser light source from each other. The thus separated wavelengths can the beam combiners of a beam combiner arrangement as described above be forwarded. The beam splitting unit can be the Strahlereinigeranordnung upstream, attached to it or even integrated into it. In the case of using multi-line laser light sources, the laser light beam becomes thus first over split a beam splitting unit and then the individual beam combiner the example. Downstream Strahlereinigeranordnung supplied, or but it is a multiple notch as an additional Strahlvereiniger in the Beam combiner arrangement introduced, which serves to the respective Multi-line laser possible lossless with the total light beam to unite.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigenIt are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims and on the other hand to the following explanation of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Combined with the explanation preferred embodiments The invention with reference to the drawings are also generally preferred Embodiments and developments of the teaching explained. In show the drawing

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention,

3 eine schematische Darstellung einer Strahlvereinigeranordnung mit in Reihe angeordneten Strahlvereinigern, 3 a schematic representation of a Strahlereinigeranordnung with arranged in series Strahlereinereiniger,

4 eine schematische Darstellung einer Strahlvereinigeranordnung mit parallel angeordneten Strahlvereinigern, 4 a schematic representation of a Strahlereinigeranordnung with parallel beam combiner,

5 in einem Diagramm das Transmissions- und Reflexionsverhalten eines Bandkantenfilters in Abhängigkeit der eingestrahlten Wellenlänge λ, 5 in a diagram, the transmission and reflection behavior of a band edge filter as a function of the irradiated wavelength λ,

6 in einem Diagramm die Transmissions- und Reflexionscharakteristiken mehrerer Bandkantenfilter und 6 in a diagram, the transmission and reflection characteristics of several band edge filters and

7 eine Strahlteilungseinheit zur Separierung unterschiedlicher Wellenlängen eines Laserlichtstrahls einer Mehrlinienlaserlichtquelle. 7 a beam splitting unit for separating different wavelengths of a laser light beam of a multi-line laser light source.

1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls. Die Strahlvereinigeranordnung 1 mit den einzelnen Strahlvereinigern 2 ist in ein Gehäuse 3 integriert, welches sich einem Benutzer quasi als „Black-Box" darstellt. In die Vorderseite des Gehäuses 3 sind insgesamt fünfzehn Faser-Steckverbinder 4 integriert, in die die gewünschten Wellenlängen über Lichtleitfasern 5 eingekoppelt werden können. Jeder Faserstecker 4 korrespondiert mit einem innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Strahlvereiniger 2, die erfindungsgemäß jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls 19 mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt sind. An jedem der insgesamt fünfzehn Faserstecker 4 ist daher jeweils der für diesen definierte Wellenlängenbereich angegeben. So ist beispielsweise der erste Faserstecker 4 links oben zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls 19 mit einer Wellenlänge kleiner als 440 nm ausgelegt, der zweite Faser strecker 4 der oberen Reihe für einen Laserlichtstrahl 19 mit einer Wellenlänge zwischen 440 nm und 460 nm, etc. Insgesamt ist somit das komplette sichtbare Spektrum von Wellenlängen kleiner als 440 nm bis größer als 700 nm abgedeckt. Die spektrale Breite beträgt für jeden Faserstrecker – ausgenommen der Randstecker – jeweils 20 nm. Die nicht benötigten Faserstrecker 4 sind nicht belegt und sind aus Gründen der Lasersicherheit, des Schutzes oder der Ästhetik mit strahlungsundurchlässigen Abdeckungen (nicht gezeigt) versehen. 1 schematically shows a first embodiment of an inventive device for generating a multi-wavelength light beam. The beam combiner arrangement 1 with the individual beam combiners 2 is in a housing 3 integrated, which presents itself to a user as a sort of "black box." In the front of the housing 3 There are a total of fifteen fiber connectors 4 integrated, in which the desired wavelengths over optical fibers 5 can be coupled. Every fiber connector 4 corresponds to one within the housing 3 arranged beam combiner 2 , according to the invention in each case for coupling a laser light beam 19 are designed with a wavelength of a defined wavelength range. At each of the fifteen fiber connectors 4 Therefore, each of the wavelength range defined for this is indicated. For example, the first fiber connector 4 top left for coupling a laser light beam 19 designed with a wavelength smaller than 440 nm, the second fiber straightener 4 the top row for a laser light beam 19 with a wavelength between 440 nm and 460 nm, etc. Overall, thus the complete visible spectrum of wavelengths smaller than 440 nm to greater than 700 nm is covered. The spectral width is 20 nm for each fiber stretcher except for the edge plug. The unused fiber stretcher 4 are not occupied and are provided with radiopaque covers (not shown) for reasons of laser safety, protection or aesthetics.

Im dargestellten Beispiel werden insgesamt drei Laserlichtstrahlen 19 mit Wellenlängen von 450 nm, 590 nm und 670 nm eingekoppelt. Durch die interne Anordnung und Ausführung der einzelnen Strahlvereiniger 2 innerhalb des Gehäuses 3 ist gewährleistet, dass alle drei Laserlichtstrahlen 19 zu einem Lichtstrahl vereinigt werden. Dieser Lichtstrahl wird am Ausgang 6 der Strahlvereinigeranordnung 1 mittels einer breitbandigen Lichtleitfaser 7 abgegriffen und beispielsweise zu einem Mikroskop weitergeleitet. Dabei kann es sich insbesondere um konfokale Scanmikroskope, um semikonfokale Mikroskope, wie z.B. Zeilenscanner, Nipkowsysteme oder um eine Punktrasterbeleuchtung handeln. Auch die Weiterleitung an konfokale Endoskope ist von großer praktischer Bedeutung.In the example shown, a total of three laser light beams 19 coupled with wavelengths of 450 nm, 590 nm and 670 nm. Due to the internal arrangement and design of the individual beam combiner 2 inside the case 3 Ensures that all three laser beams 19 be combined into a ray of light. This ray of light will be at the exit 6 the beam combiner arrangement 1 by means of a broadband optical fiber 7 tapped and forwarded, for example, to a microscope. These may be, in particular, confocal scanning microscopes, semiconfocal microscopes, such as, for example, line scanners, Nipkow systems or a dot-matrix illumination. The transmission to confocal endoscopes is of great practical importance.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das sich lediglich in der Ein- und Auskopplung der Laserlichtstrahlen 19 von dem in 1 dargestellten Beispiel unterscheidet. Zur Einkopplung der Laserlichtstrahlen 19 sind Faserstecker 4 außerhalb des Gehäuses 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 bereitgestellt. Dazu sind Lichtleitfasern 5 über eine Zugentlastung aus dem Innern des Gehäuses 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 nach außen geführt, welche an ihren Faserenden die als optische Schnittstellen dienenden Faserstecker 4 aufweisen. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a device according to the invention, which only in the coupling and decoupling of the laser light beams 19 from the in 1 example differs. For coupling the laser light beams 19 are fiber connectors 4 outside the case 3 the beam combiner arrangement 1 provided. These are optical fibers 5 via a strain relief from the inside of the housing 3 the beam combiner arrangement 1 guided to the outside, which at their fiber ends serving as optical fiber connectors 4 exhibit.

Die Laserlichtstrahlen 19 von insgesamt drei Laserlichtquellen 22 (457 nm, 594 nm, 720 nm) werden jeweils über eine Fokussierlinse 8 in die Lichtleitfasern 5 eingekoppelt, wobei die Fokussierlinsen 8 nur aus Gründen der Klarheit separat dargestellt sind und ansonsten in der Praxis fest justiert mit den Fasersteckern 4 verbunden oder sogar in diese integriert sein können. Die spektrale Breite beträgt im vorliegenden Fall für jede Lichtleitfaser 5 bzw. für jeden mit den Lichtleitfasern 5 korrespondierenden Strahlvereiniger 2 innerhalb der Strahlvereinigeranordnung 1 je weils 25 nm, wobei sich die Bereiche benachbarter Lichtleitfasern 5 teilweise überlappen.The laser light rays 19 of a total of three laser light sources 22 (457 nm, 594 nm, 720 nm) are each using a focusing lens 8th in the optical fibers 5 coupled, with the focusing lenses 8th shown separately only for the sake of clarity and otherwise in practice fixedly adjusted with the fiber connectors 4 connected or even integrated into it. The spectral width is in the present case for each optical fiber 5 or for anyone with the optical fibers 5 corresponding beam combiner 2 within the beam combiner arrangement 1 depending Weil 25 nm, with the areas be neighboring optical fibers 5 partially overlap.

Die Auskopplung des vereinigten Lichtstrahls 9 aus dem Gehäuse 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 erfolgt über eine Freistrahloptik durch eine Austrittsöffnung 10 oder ein Austrittsfenster. Im Falle eines nachgeschalteten konfokalen Mikroskops wird der ausgehende Lichtstrahl 9 über eine Linse direkt auf die Anregungslochblende des konfokalen Mikroskops fokussiert.The decoupling of the combined light beam 9 out of the case 3 the beam combiner arrangement 1 via a free-beam optic through an outlet opening 10 or an exit window. In the case of a downstream confocal microscope, the outgoing light beam 9 focused via a lens directly on the excitation pinhole of the confocal microscope.

3 zeigt den inneren Aufbau einer Strahlvereinigeranordnung 1, bei der die einzelnen Strahlvereiniger 2 hintereinander in einer Reihe innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet sind. Von außerhalb des Gehäuses 3 bereitgestellte Laserlichtstrahlen 19 werden über Glasfasern 11 ins Innere des Gehäuses 3 geleitet und auf vor den einzelnen Strahlvereinigern 2 angeordnete Kollimierlinsen 12 geführt. Durch die Kollimierlinsen 12 wird das Laserlicht parallelisiert und auf den jeweiligen Strahlverteiler 2 geleitet. 3 shows the internal structure of a Strahlereinigeranordnung 1 in which the individual beam combiner 2 one behind the other in a row within the housing 3 are arranged. From outside the case 3 provided laser light beams 19 Be about glass fibers 11 inside the case 3 directed and on in front of the individual beam combiners 2 arranged collimating lenses 12 guided. Through the collimating lenses 12 the laser light is parallelized and onto the respective beam distributor 2 directed.

Die Strahlvereiniger 2 sind als Bandkantenfilter 13 ausgeführt und innerhalb der Reihe entsprechend ihrer jeweiligen Bandkante sortiert. Im vorliegenden Fall zeigen alle Strahlvereiniger 2 für Wellenlängen oberhalb ihrer Bandkante im Wesentlichen transmissive und für Wellenlängen unterhalb ihrer Bandkante im Wesentlichen reflektive Eigenschaften. Im dargestellten Beispiel befindet sich der Bandkantenfilter 13 mit der höchsten Bandkante (ca. 660 nm) in der Reihe ganz links, während sich der Bandkantenfilter 13 mit der niedrigsten Bandkante (ca. 455 nm) in der Reihe ganz rechts befindet. Bei den in der Reihe dazwischen liegenden Bandkantenfiltern 13 liegt die Bandkante von links nach rechts gesehen sukzessive niedriger. Durch diese Anordnung sind die Strahlvereiniger 2 erfindungsgemäß jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls 19 mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt. So wird beispielsweise in den ersten Bandkantenfilter 13 ganz links ein Laserlichtstrahl 19 mit einer Wellenlänge von 670 nm eingekoppelt, der den Bandkantenfilter 13 – und alle nachfolgenden Bandkantenfilter 13 – passiert. Auf die andere Seite des Bandkantenfilters 13 wird ein Laserlichtstrahl mit einer Wellenlänge von 650 nm gelenkt. Da diese Wellenlänge unterhalb der spezifischen Bandkante dieses ersten Bandkantenfilters 13 liegt, wird dieser Laserlichtstrahl 19 im Wesentlichen reflektiert und von allen nachfolgenden Bandkantenfiltern 13 transmittiert, so dass die beiden Laserlichtstrahlen 19 (mit 670 nm und 650 nm) bereits zu einem Lichtstrahl vereint sind. Folgt man den Bandkantenfiltern 13 nach rechts, so wiederholt sich dieser Vorgang für alle eingekoppelten Laserlichtstrahlen 19, so dass hinter dem letzten Bandkantenfilter 13 ein Lichtstrahl 9 vorliegt, der alle eingekoppelten Wellenlängen umfasst.The beam combiner 2 are as band edge filters 13 executed and sorted within the row according to their respective band edge. In the present case all Strahlereiniger show 2 for wavelengths above its band edge substantially transmissive and for wavelengths below their band edge substantially reflective properties. In the example shown, the band edge filter is located 13 with the highest band edge (about 660 nm) in the leftmost row, while the band edge filter 13 with the lowest band edge (about 455 nm) in the right-most row. For the band edge filters in-between 13 If the band edge is seen from left to right successively lower. By this arrangement, the beam combiner 2 according to the invention in each case for coupling a laser light beam 19 designed with a wavelength of a defined wavelength range. For example, in the first band edge filter 13 far left a laser light beam 19 coupled with a wavelength of 670 nm, the band edge filter 13 - and all subsequent band edge filters 13 - happens. On the other side of the band edge filter 13 a laser light beam with a wavelength of 650 nm is steered. Because this wavelength is below the specific band edge of this first band edge filter 13 is located, this laser light beam 19 is substantially reflected and from all subsequent band edge filters 13 transmitted, so that the two laser light beams 19 (with 670 nm and 650 nm) are already united to a ray of light. Follow the band edge filters 13 to the right, this process is repeated for all coupled laser light beams 19 , so that behind the last band edge filter 13 a ray of light 9 is present, which includes all coupled wavelengths.

Im Gehäuse 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 ist ein Auskoppelfenster 14 bereitgestellt, das als Freistrahl-Ausgang für den die einzelnen Laserlichtstrahlen 19 vereinenden Lichtstrahl 9 fungiert. Zur spektralselektiven Intensitätseinstellung durchläuft der als Freistahl austretende Lichtstrahl 9 einen AOTF 15 und kann nach Durchlaufen dieses Bauteils beispielsweise einem Fluoreszenzmikroskop zugeleitet werden.In the case 3 the beam combiner arrangement 1 is a coupling window 14 provided as a free-jet output for the individual laser light beams 19 unite light beam 9 acts. For spectrally selective intensity adjustment passes through the light beam emerging as a free-jet 9 an AOTF 15 and after passing through this component, for example, it can be passed to a fluorescence microscope.

4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Strahlvereinigeranordnung 1 mit einer gruppenweisen parallelen Anordnung der einzelnen Strahlvereiniger 2. So werden in den vertikal dargestellten Zweigen einige der Laserlichtstrahlen 19 gruppenweise vorvereinigt, und die auf diese Weise erzeugten vorvereinigten Teillichtstrahlen werden auf dem horizontal dargestellten Zweig – dem Hauptstrahlengang 16 – schließlich zu dem endgültigen, alle gewünschten Wellenlängen umfassenden (Gesamt-)Lichtstrahl 9 vereint. 4 schematically shows another embodiment of a Strahlereinigeranordnung 1 with a groupwise parallel arrangement of the individual beam combiner 2 , Thus, in the branches shown vertically, some of the laser light beams become 19 pre-combined in groups, and the thus produced pre-synthesized partial light beams are displayed on the horizontally displayed branch - the main beam path 16 Finally, to the final, all desired wavelengths comprehensive (total) light beam 9 united.

Nach der Vereinigung aller Laserlichtstrahlen wird die Intensität der einzelnen Wellenlängen durch einen im Gehäuse 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 integrierten AOTF 15 eingestellt. Anschließend wird der Lichtstrahl 9 über einen am Gehäuse 3 der Strahlvereinigeranordnung 1 angebrachten Faserstecker 4 in eine breitbandige Lichtleitfaser 7 eingekoppelt, die den Lichtstrahl dann zu einer konkreten Anwendung, bspw. einem Mikroskop, transportiert. Die Einkopplung in die Lichtleitfaser 7 erfolgt mittels einer in den Faserstecker 4 integrierten Fokussieroptik 17. Sowohl Faserstecker 4 als auch Fokussieroptik 17 sind justierbar ausgeführt.After the union of all the laser light beams, the intensity of each wavelength is determined by one in the housing 3 the beam combiner arrangement 1 integrated AOTF 15 set. Subsequently, the light beam 9 over one on the housing 3 the beam combiner arrangement 1 attached fiber connector 4 in a broadband optical fiber 7 coupled, which then transports the light beam to a specific application, for example. A microscope. The coupling into the optical fiber 7 takes place by means of a in the fiber connector 4 integrated focusing optics 17 , Both fiber connectors 4 as well as focusing optics 17 are adjustable.

5 zeigt das typische Transmissions- und Reflexionsverhalten der verwendeten Bandkantenfilter 13 in Abhängigkeit von der auftreffenden Wellenlänge λ. Wie man deutlich erkennt, besitzen die Bandkatenfilter 13 eine charakteristische Wellenlänge – die sog. Bandkante –, bei der die optische Charakteristik der Bandkantenfilter 13 umschlägt. Die hier beschriebenen Bandkantenfilter 13 weisen für Wellenlängen unterhalb der Bandkante im Wesentlichen reflexive Eigenschaften auf (dargestellt durch die durchgezogene Kurve), während sie Licht mit Wellenlängen oberhalb der Bandkante im Wesentlichen transmittieren (dargestellt durch die gestrichelte Kurve). 5 shows the typical transmission and reflection behavior of the band edge filters used 13 depending on the incident wavelength λ. As you can clearly see, have the band filter 13 a characteristic wavelength - the so-called band edge - in which the optical characteristics of the band edge filter 13 turns. The band edge filters described here 13 For wavelengths below the band edge, they have substantially reflective properties (represented by the solid line), while substantially transmitting light having wavelengths above the band edge (represented by the dashed curve).

6 zeigt zur allumfassenden Darstellung ein Diagramm, in dem die Transmissions- und Reflexionscharakteristiken der einzelnen Bandkantenfilter 13 in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dargestellt sind. Deutlich sind die in der Wellenlänge λ gegeneinander verschobenen Bandkanten der einzelnen Bandkantenfilter 13 zu erkennen. 6 shows for purposes of illustration a diagram in which the transmission and reflection characteristics of the individual band edge filters 13 are shown as a function of the wavelength λ. The band edges of the individual band edge filters shifted in the wavelength λ are clearly visible 13 to recognize.

7 zeigt schließlich – schematisch – eine Strahlteilungseinheit 18, die dazu dient, den Laserlichtstrahl 19 einer Mehrlinienlaserlichtquelle 20, wie z.B. eines Argon-Lasers oder eines Argon-Krypton-Lasers, in die einzelnen in dem Laserlichtstrahl 19 enthaltenden Wellenlängen aufzuspalten. Die Strahlteilungseinheit 18 bildet quasi ein inverses System zu der oben beschriebenen Strahlvereinigeranordnung 1. Die erzeugten monochromatischen Laserlichtstrahlen 21 werden mittels Glasfasern 11 aus dem Gehäuse 3 der Strahlteilungseinheit 18 herausgeführt. Über an den Enden der Glasfasern 11 ausgebildete Faserstecker 4 können die Laserlichtstrahlen 21 wie oben beschrieben zusammen mit weiteren Laserlichtstrahlen in eine nicht dargestellte Strahlvereinigeranordnung 1 eingekoppelt werden und dort wie oben beschrieben miteinander vereinigt werden. 7 finally shows - schematically - a beam splitting unit 18 that serves the laser beam of light 19 a multi-line laser light source 20 , such as an argon laser or an argon-krypton laser, into the individual in the laser light beam 19 split wavelengths containing. The beam splitting unit 18 forms an inverse system to the beam combiner arrangement described above 1 , The generated monochromatic laser light beams 21 be using glass fibers 11 out of the case 3 the beam splitting unit 18 led out. Over at the ends of the glass fibers 11 trained fiber connector 4 can the laser light beams 21 as described above, together with further laser light beams in a Strahlereinigeranordnung not shown 1 be coupled and there combined as described above.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.In conclusion, be particularly noted that the above discussed embodiments merely to describe the claimed teaching, this but not on the embodiments limit.

Claims (40)

Vorrichtung zur Erzeugung eines mehrere Wellenlängen umfassenden Lichtstrahls, insbesondere eines Beleuchtungslichtstrahls für ein vorzugsweise konfokales Scanmikroskop, mit einer Strahlvereinigeranordnung (1) zur Vereinigung von Laserlichtstrahlen (19) unterschiedlicher Wellenlängen, wobei die Anordnung einzelne Strahlvereiniger (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) in Reihe oder gruppenweise parallel zueinander angeordnet sind und jeweils zum Einkoppeln eines Laserlichtstrahls (19) mit einer Wellenlänge eines definierten Wellenlängenbereichs ausgelegt sind.Device for generating a light beam comprising several wavelengths, in particular an illumination light beam for a preferably confocal scanning microscope, having a beam combiner arrangement ( 1 ) for combining laser light beams ( 19 ) of different wavelengths, the arrangement being individual beam combiners ( 2 ), characterized in that the beam combiner ( 2 ) are arranged in series or in groups parallel to each other and each for coupling a laser light beam ( 19 ) are designed with a wavelength of a defined wavelength range. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) wellenlängensensitiv arbeiten.Apparatus according to claim 1, characterized in that the beam combiner ( 2 ) operate wavelength-sensitively. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) jeweils eine individuelle charakteristische Wellenlänge derart besitzen, dass sie Laserlichtstrahlen (19) mit Wellenlängen, die kürzer sind als die charakteristische Wellenlänge, im Wesentlichen transmittieren und Laserlichtstrahlen (19) mit längeren Wellenlängen im Wesentlichen reflektieren oder umgekehrt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the beam combiner ( 2 ) each have an individual characteristic wavelength such that they emit laser light beams ( 19 ) with wavelengths that are shorter than the characteristic wavelength, substantially transmit and laser light beams ( 19 ) substantially reflect with longer wavelengths or vice versa. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) als Bandkantenfilter (13), als dichroitische Filter, als Etalons oder dergleichen ausgeführt sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the beam combiner ( 2 ) as a band edge filter ( 13 ), as dichroic filters, as etalons or the like are executed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) polarisationsempfindliche Elemente oder Neutralteiler sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the beam combiner ( 2 ) are polarization-sensitive elements or neutral splitters. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) als dispersive Elemente in Form von Prismen oder Gittern ausgeführt sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the beam combiner ( 2 ) are designed as dispersive elements in the form of prisms or gratings. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in Reihe angeordneten Strahlvereiniger (2) entsprechend ihrer jeweiligen charakteristischen Wellenlänge sortiert sind.Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the arranged in series Strahlereiniger ( 2 ) are sorted according to their respective characteristic wavelength. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) im Sinne einer baumartigen Struktur angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the beam combiner ( 2 ) are arranged in the sense of a tree-like structure. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der für jeden der Strahlvereiniger (2) individuell definierte Wellenlängenbereich eine vorgebbare spektrale Breite aufweist.Device according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that, for each of the beam combiners ( 2 ) Individually defined wavelength range has a predetermined spectral width. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der für jeden der Strahlvereiniger (2) individuell definierte Wellenlängenbereich eine spektrale Breite von weniger als 40 nm aufweist.Apparatus according to claim 9, characterized in that for each of the beam combiner ( 2 ) individually defined wavelength range has a spectral width of less than 40 nm. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der für jeden der Strahlvereiniger (2) individuell definierte Wellenlängenbereich eine spektrale Breite von weniger als 20 nm aufweist.Apparatus according to claim 9, characterized in that for each of the beam combiner ( 2 ) individually defined wavelength range has a spectral width of less than 20 nm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der für jeden der Strahlvereiniger (2) individuell definierte Wellenlängenbereich für alle Strahlvereiniger (2) dieselbe spektrale Breite aufweist.Device according to any one of Claims 9 to 11, characterized in that, for each of the beam combiners ( 2 ) Individually defined wavelength range for all beam combiner ( 2 ) has the same spectral width. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die spektralen Mittenlagen der für jeden der Strahlvereiniger (2) definierten Wellenlängenbereiche äquidistant zueinander sind.Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the spectral center positions of each of the beam combiner ( 2 ) defined wavelength ranges are equidistant from each other. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der einkoppelbaren Laserlichtstrahlen (19) das komplette Spektrum an relevanten Wellenlängen abdeckt.Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the entirety of the injectable laser light beams ( 19 ) covers the complete spectrum of relevant wavelengths. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereinigeranordnung (1) in einem Gehäuse (3) eingeschlossen ist.Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the Strahlereinigeranordnung ( 1 ) in a housing ( 3 ) is included. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor den einzelne Strahlvereinigern (2) Kollimierlinsen (12) zur Parallelisierung der Laserlichtstrahlen (19) angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that in front of the individual beam combiners ( 2 ) Collimating lenses ( 12 ) for parallelizing the laser light beams ( 19 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtstrahlen (19) über Lichtleitfasern (5) auf die Kollimierlinsen (12) lenkbar sind.Apparatus according to claim 16, characterized ge indicates that the laser light beams ( 19 ) via optical fibers ( 5 ) on the collimating lenses ( 12 ) are steerable. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereiniger (2) und die Kollimierlinsen (12) unmittelbar oder mittelbar fest mit dem Gehäuse (3) verbunden sind.Apparatus according to claim 16 or 17, characterized in that the beam combiner ( 2 ) and the collimating lenses ( 12 ) directly or indirectly fixed to the housing ( 3 ) are connected. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass den Strahlvereinigern (2) fest innerhalb des Gehäuses (3) angeordnete, vorzugsweise miniaturisierte, Laserlichtquellen zugeordnet sind.Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the beam combiners ( 2 ) firmly inside the housing ( 3 ) are assigned, preferably miniaturized, laser light sources. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquellen von außerhalb des Gehäuses (3) unabhängig voneinander aktivierbar und deaktivierbar sind.Apparatus according to claim 19, characterized in that the laser light sources from outside the housing ( 3 ) are independently activated and deactivated. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Laserlichtstrahlen (19) über Faserstecker (4) als optische Schnittstellen in die Lichtleitfasern (5) einkoppelbar sind.Device according to one of claims 17 to 20, characterized in that the individual laser light beams ( 19 ) via fiber connector ( 4 ) as optical interfaces in the optical fibers ( 5 ) can be coupled. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstecker (4) in das Gehäuse (3) des Strahlvereinigers (2) eingelassen sind.Device according to claim 21, characterized in that the fiber connectors ( 4 ) in the housing ( 3 ) of the beam combiner ( 2 ) are admitted. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) der Strahlvereinigeranordnung (1) Faserdurchführungen vorgesehen sind und die Faserstecker (4) außerhalb des Gehäuses (3) bereitgestellt sind.Apparatus according to claim 21, characterized in that in the housing ( 3 ) of the beam combiner arrangement ( 1 ) Fiber feedthroughs are provided and the fiber connectors ( 4 ) outside the housing ( 3 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstecker (4) und/oder die Faserdurchführungen am Gehäuse (3) eine in Bezug auf den für den zugehörigen Strahlvereiniger (2) definierten Wellenlängenbereich charakteristische Beschriftung und/oder Kennung aufweisen.Device according to one of claims 21 to 23, characterized in that the fiber connector ( 4 ) and / or the fiber feedthroughs on the housing ( 3 ) one with respect to that for the associated beam combiner ( 2 ) defined wavelength range characteristic label and / or identifier. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtübergabe an der durch den Faserstecker (4) gebildeten optischen Schnittstelle mittels direktem Kontakt zweier Fasern (5, 11) erfolgt.Device according to one of claims 21 to 24, characterized in that the light transfer at the by the fiber connector ( 4 ) formed by direct contact of two fibers ( 5 . 11 ) he follows. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtübergabe an der durch den Faserstecker (4) gebildeten optischen Schnittstelle mittels beidseitig der Faserenden angeordneter Kollimierlinsen erfolgt.Apparatus according to claim 25, characterized in that the light transfer at the by the fiber connector ( 4 ) formed optical interface by means of arranged on both sides of the fiber ends Kollimierlinsen. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimierlinsen in den Fasersteckern (4) angeordnet sind.Apparatus according to claim 26, characterized in that the Kollimierlinsen in the fiber connectors ( 4 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkopplung der Laserlichtstrahlen (19) in den Strahlvereiniger (2) über Freistrahloptiken erfolgt.Device according to one of claims 1 to 27, characterized in that the coupling of the laser light beams ( 19 ) into the beam combiner ( 2 ) via free-ray optics. Vorrichtung nach, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Lichtleitfasern (5) um mikrostrukturierte Glasfasern (11) aus photonischem Bandlücken-Material handelt.Device according to, characterized in that it is in the optical fibers ( 5 ) to microstructured glass fibers ( 11 ) from photonic bandgap material. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Querschnitt der Glasfasern (11) am Faserende größer ist als 10 um.Device according to Claim 29, characterized in that the optical cross section of the glass fibers ( 11 ) at the fiber end is greater than 10 μm. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Querschnitt der Glasfasern (11) am Faserende größer ist als im Inneren der Faser.Device according to claim 29 or 30, characterized in that the optical cross-section of the glass fibers ( 11 ) is larger at the fiber end than inside the fiber. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereinigeranordnung (1) zum Auskoppeln des Lichtstrahls (9) einen Ausgang (6) in Form einer Lichtleitfaser (7) mit Faserstecker (4) oder einer Austrittsöffnung (10) für Freistrahloptik aufweist.Device according to one of claims 1 to 31, characterized in that the beam combiner arrangement ( 1 ) for decoupling the light beam ( 9 ) an output ( 6 ) in the form of an optical fiber ( 7 ) with fiber connector ( 4 ) or an outlet ( 10 ) for free-beam optics. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (7) zum Auskoppeln des Lichtstrahls (9) als polarisationserhaltende, breitbandige Single-Mode-Faser ausgeführt ist.Device according to claim 32, characterized in that the optical fiber ( 7 ) for decoupling the light beam ( 9 ) is designed as a polarization-maintaining, broadband single-mode fiber. Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang (6) der Strahlvereinigeranordnung (1) ein Element zur spektralsensitiven Intensitätseinstellung bereitgestellt ist.Apparatus according to claim 32 or 33, characterized in that at the output ( 6 ) of the beam combiner arrangement ( 1 ) an element for spectrally sensitive intensity adjustment is provided. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur spektralsensitiven Intensitätseinstellung innerhalb des Gehäuses (3) der Strahlvereinigeranordnung (1) angeordnet ist.Apparatus according to claim 34, characterized in that the element for spectrally sensitive intensity adjustment within the housing ( 3 ) of the beam combiner arrangement ( 1 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Element zur spektralsensitiven Intensitätseinstellung ein akustooptischer Filter (AOTF) (15), ein akustooptischer Modulator (AOM), ein elektrooptischer Modulator (EOM), ein einstellbarer Flüssigkristallfilter (LCTF), ein Grating Valve Device (GVD), ein MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System)-basierter Filter oder dergleichen ist.Apparatus according to claim 34 or 35, characterized in that the element for spectrally sensitive intensity adjustment an acousto-optic filter (AOTF) (AOTF) ( 15 ), an acoustooptic modulator (AOM), an electro-optic modulator (EOM), an adjustable liquid crystal filter (LCTF), a Grating Valve Device (GVD), a MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System) based filter, or the like. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch eine Mehrlinienlaserlichtquelle (20) zur Bereitstellung eines unterschiedliche Wellenlängen umfassenden Laserlichtstrahls (19).Device according to one of Claims 1 to 36, characterized by a multiline laser light source ( 20 ) for providing a different wavelength laser light beam ( 19 ). Vorrichtung nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine zur Strahlvereinigeranordnung (1) inverse Strahlteilungseinheit (18) zur Separierung der unterschiedlicher Wellenlängen des Laserlichtstrahls (19).Apparatus according to claim 37, characterized by a beam combiner arrangement ( 1 ) inverse beam splitting unit ( 18 ) for separating the different wavelengths of the laser light beam ( 19 ). Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlteilungseinheit (18) der Strahlvereinigeranordnung (1) vorgeschaltet ist, an dieser befestigt ist oder in diese integriert ist.Apparatus according to claim 38, characterized in that the beam splitting unit ( 18 ) of the beam combiner arrangement ( 1 ), is attached to this or is integrated in this. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvereinigeranordnung (1) einen Mehrfachkerbfilter zur Vereinigung der Laserlichtstrahlen (21) der Mehrlinienlaserlichtquelle (20) mit dem Lichtstrahl aufweist.Apparatus according to claim 39, characterized in that the beam combiner arrangement ( 1 ) a multiple notch filter for combining the laser light beams ( 21 ) of the multiline laser light source ( 20 ) with the light beam.
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