JP5203063B2 - 多光子励起測定装置 - Google Patents
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Description
光パルスを出射する短パルス光源と、
前記短パルス光源から出射された光パルスを試料に照射する照射光学系と、
前記光パルスの照射により前記試料から発生する多光子励起にともなう信号光を検出する検出器と、
前記短パルス光源と前記照射光学系との間に配置され、前記短パルス光源から出射された光パルスを伝播する光ファイバを含み、該光ファイバの光強度依存のスペクトル変化を及ぼす非線形効果を利用して、前記試料に照射される光パルスのパルス幅を、前記短パルス光源から出射される光パルスのパルス幅以下に短くし、かつ、前記試料に照射される光パルスのスペクトル幅を、前記短パルス光源から出射される光パルスのスペクトル幅より広くするように、パルス幅圧縮を行う光パルス圧縮手段と、
を有することを特徴とするものである。
前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、正の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなり、
さらに、前記シングルモード光ファイバを伝播した光パルスに対して負の群速度分散を与える負の分散補償手段を有する、
ことを特徴とするものである。
前記負の分散補償手段は、回折格子対、プリズム対、グリズム対のいずれかを有することを特徴とするものである。
前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、正の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなり、
さらに、前記シングルモード光ファイバを伝播した光パルスに対して負の群速度分散を与える断面に中空体を有するシングルモード中空光ファイバを有する、
ことを特徴とするものである。
前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、負の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなることを特徴とするものである。
前記短パルス光源から出射する光パルスのパルス幅はピコ秒であり、前記試料に照射する光パルスのパルス幅はフェムト秒であることを特徴とするものである。
前記短パルス光源は、出射する光パルスの繰返し周波数が可変であることを特徴とするものである。
前記短パルス光源は、利得スイッチ半導体レーザを有することを特徴とするものである。
前記短パルス光源は、能動モードロックファイバリングレーザを有することを特徴とするものである。
前記光パルス圧縮手段は、着脱自在であることを特徴とするものである。
前記多光子励起観測装置は、前記検出器が前記試料から発生する多光子励起にともなう蛍光を検出する多光子励起蛍光顕微鏡システムであることを特徴とするものである。
図1は、本発明の第1実施の形態に係る多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システムの要部の構成を示す図である。この多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システム1は、短パルス光源2と、レーザ走査型顕微鏡3と、シングルモード光ファイバ4とを有し、短パルス光源2から発振した光パルスを、シングルモード光ファイバ4によりレーザ走査型顕微鏡3に入射させて、試料20に集光するようになっている。シングルモード光ファイバ4は、その一端部(入射端部)が、短パルス光源2に設けられた光ファイバコネクタ10に光学的および機械的に着脱自在に接続され、他端部(出射端部)は、レーザ走査型顕微鏡3に設けられた光ファイバコネクタ11に光学的および機械的に着脱自在に接続される。これにより、短パルス光源2およびレーザ走査型顕微鏡3は、シングルモード光ファイバ4を介して、自由なレイアウトで光学的に接続されるようになっている。
図3は、本発明の第2実施の形態に係る多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システムの要部の構成を示す図である。この多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システム1は、図1に示した第1実施の形態の構成において、負の分散補償手段13に代えて、シングルモード光ファイバ4とレーザ走査型顕微鏡3との間に、断面に中空体を有するシングルモード中空光ファイバ41を結合して設け、シングルモード光ファイバ4から出射された光パルスを、シングルモード中空光ファイバ41、コリメートレンズ26およびミラー15を経て2次元走査手段16に入射させるようにしたものである。すなわち、本実施の形態は、光パルス圧縮手段を、シングルモード光ファイバ4と、シングルモード中空光ファイバ41とにより構成したもので、その他の構成および動作は、第1実施の形態と同様であるので、同一作用をなす素子には同一参照符号を付して説明を省略する。
図4は、本発明の第3実施の形態に係る多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システムの要部の構成を示す図である。この多光子励起レーザ走査型蛍光顕微鏡システム1は、図3に示した第2実施の形態の構成において、シングルモード光ファイバ4およびシングルモード中空光ファイバ41を、使用波長帯で異常分散するシングルモード光ファイバ42に置き換えたものである。すなわち、本実施の形態は、光パルス圧縮手段を、シングルモード光ファイバ42により構成したもので、その他の構成および動作は、第1実施の形態と同様であるので、同一作用をなす素子には同一参照符号を付して説明を省略する。
2 短パルス光源
3 レーザ走査型顕微鏡
4 シングルモード光ファイバ
5 電気パルス発生器
6 半導体レーザ
7 シングルモード光ファイバ
8,9 ファイバ増幅器
10,11 光ファイバコネクタ
12 ミラー
13 負の分散補償手段
14 折り返しミラー
15 ミラー
16 2次元走査手段
17 瞳投影レンズ
18 結像レンズ
19 対物レンズ
20 試料
21 ダイクロイックミラー
23 集光レンズ
24 検出器
26 コリメートレンズ
31,32 回折格子
33 折り返しミラー
41 シングルモード中空光ファイバ
42 シングルモード光ファイバ
50 能動モードロックファイバリングレーザ
51 分岐カプラ
52 利得部
53 バンドパスフィルタ
54 シングルモード光ファイバ
55 信号発生器
56 アイソレータ
57 分散補償手段
Claims (11)
- 高強度の光パルスによる多光子吸収現象を用いて試料の測定を行う多光子励起測定装置であって、
光パルスを出射する短パルス光源と、
前記短パルス光源から出射された光パルスを試料に照射する照射光学系と、
前記光パルスの照射により前記試料から発生する多光子励起にともなう信号光を検出する検出器と、
前記短パルス光源と前記照射光学系との間に配置され、前記短パルス光源から出射された光パルスを伝播する光ファイバを含み、該光ファイバの光強度依存のスペクトル変化を及ぼす非線形効果を利用して、前記試料に照射される光パルスのパルス幅を、前記短パルス光源から出射される光パルスのパルス幅以下に短くし、かつ、前記試料に照射される光パルスのスペクトル幅を、前記短パルス光源から出射される光パルスのスペクトル幅より広くするように、パルス幅圧縮を行う光パルス圧縮手段と、
を有することを特徴とする多光子励起測定装置。 - 前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、正の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなり、
さらに、前記シングルモード光ファイバを伝播した光パルスに対して負の群速度分散を与える負の分散補償手段を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の多光子励起測定装置。 - 前記負の分散補償手段は、回折格子対、プリズム対、グリズム対のいずれかを有することを特徴とする請求項2に記載の多光子励起測定装置。
- 前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、正の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなり、
さらに、前記シングルモード光ファイバを伝播した光パルスに対して負の群速度分散を与える断面に中空体を有するシングルモード中空光ファイバを有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の多光子励起測定装置。 - 前記光パルス圧縮手段は、
前記光ファイバが、前記短パルス光源から出射される光パルスに対して、スペクトル幅を拡大するとともに、負の群速度分散を与えるシングルモード光ファイバからなることを特徴とする請求項1に記載の多光子励起測定装置。 - 前記短パルス光源から出射する光パルスのパルス幅はピコ秒であり、前記試料に照射する光パルスのパルス幅はフェムト秒であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の多光子励起測定装置。
- 前記短パルス光源は、出射する光パルスの繰返し周波数が可変であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の多光子励起測定装置。
- 前記短パルス光源は、利得スイッチ半導体レーザを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の多光子励起測定装置。
- 前記短パルス光源は、能動モードロックファイバリングレーザを有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の多光子励起測定装置。
- 前記光パルス圧縮手段は、着脱自在であることを特徴とする請求項1に記載の多光子励起測定装置。
- 前記多光子励起観測装置は、前記検出器が前記試料から発生する多光子励起にともなう蛍光を検出する多光子励起蛍光顕微鏡システムであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の多光子励起観測装置。
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