KR101587344B1 - Multifocal and multiphoton microscope having optics based array and apparatus and method to manufacture the array - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 광 기반 다중초점 다중광자 현미경은, 펄스 레이저 빔을 발생시키는 광원; 및 서로 다른 광도파로 길이를 갖는 다수의 광섬유가 정렬되어 마련됨으로써 광원으로부터 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과되는 광섬유 어레이;를 포함하며, 광섬유 어레이를 통과한 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 다중초점으로 입사되어 측정 대상체에 대한 면적 스캔이 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 광섬유 어레이를 이루는 광섬유가 서로 다른 길이차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되며 이를 통해 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 면적 스캔이 정확히 이루어질 수 있고, 광섬유 어레이의 서로 다른 시지연을 이용하여 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있다.An optical-based multi-focus multi-photon microscope according to an embodiment of the present invention includes: a light source for generating a pulsed laser beam; And an optical fiber array in which a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are aligned so that the pulsed laser beam is passed from the light source so as to have different visual fields, An area scan for the measurement object can be made. According to the embodiment of the present invention, since the optical fibers constituting the optical fiber array have different length differences, they have different field openings, and when the pulsed laser beam is incident on the object to be measured, And it is possible to suppress the interference phenomenon occurring between adjacent foci by using different optical paths of the optical fiber array.
Description
광 기반 어레이를 구비하는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경 및 광 기반 어레이를 제조하는 장치 및 방법이 개시된다. 보다 자세하게는, 광섬유 어레이를 이루는 광섬유가 서로 다른 길이차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경 및 광 기반 어레이를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
An apparatus and method for fabricating a light-based multi-focus multiphoton microscope and a light-based array having a light-based array is disclosed. More specifically, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for manufacturing a light-based multi-focus multi-photon microscope and a light-based array having different field sequences because the optical fibers constituting the optical fiber array have different length differences.
최근 들어, 고속, 고해상도의 현미경이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 현미경으로는 다중광자 현미경, 다중초점 현미경, 다중초점 다중광자 현미경 등이 있다.In recent years, high-speed, high-resolution microscopes have been developed and used. Such microscopes include multiphoton microscopes, multifocal microscopes, and multifocal multiphoton photomicroscopes.
이에 대해서, 국내특허 출원번호 2012-0044245호에 이광자 현미경을 이용한 고속 영상 촬영 장치 및 그 방법에 대해 개시되어 있고, 국내특허 출원번호 2010- 0044126호에 다중렌즈 어레이를 가지는 공초점 현미경 및 이를 이용한 측정방법 등에 대해서 개시되어 있다.In this regard, Korean Patent Application No. 2012-0044245 discloses a high-speed imaging apparatus using the two-photon microscope and a method thereof, and a confocal microscope having a multi-lens array in Korean Patent Application No. 2010- 0044126 Method and the like.
이 중 다중초점 다중광자 현미경을 구현하기 위해 마이크로 렌즈 어레이를 사용하는 기술이 있다. Among them, there is a technique using a microlens array to realize a multi-focus multi-photon microscope.
그런데, 전술한 대부분의 현미경 기술은 3D 이미지를 구현하기 위해서 많은 광량의 빛을 샘플에 조사시켜야 하기 때문에 바이오 샘플에 광손상 및 열손상을 유발시킬 수 있다. 높은 광량에 의해 발생되는 손상을 줄이기 위해 다중광자 기술과 스캐닝 속도를 향상시키도록 다중초점 기술을 동시에 사용하는 다중초점 다중광자 현미경 기술이 제안되었다. 그렇지만, 다중초점들의 간격이 서로 근접할수록 다중초점들 간의 간섭 현상 때문에 깊이 방향으로 백그라운드 노이즈(background noise)가 발생되어 신호대잡음비가 나쁜 특성을 갖게 되며 따라서 분명한 3D 이미지를 복구하는 어려움이 있을 수 있다. However, most of the above-described microscopic techniques can cause optical damage and heat damage to the bio sample because a large amount of light must be irradiated on the sample to implement the 3D image. Multi-focus multi-photon microscopy techniques have been proposed that use multi-photon technology to reduce damage caused by high light intensity and multi-focal techniques to improve scanning speed. However, as the distances of the multiple focal points become closer to each other, background noise is generated in the depth direction due to the interference between the multiple focal points, resulting in a poor signal-to-noise ratio and thus it may be difficult to recover a clear 3D image.
이를 해결하기 위해, 초점들간의 시지연을 갖게 해주는 특수 마이크로렌즈 어레이를 사용하여 간섭 현상을 줄이도록 하는 기술인 시분할 다중초점 다중광자 현미경 기술이 소개되었다. 그러나, 간섭 현상을 줄이기 위해 충분한 시지연을 갖도록 특수 마이크로렌즈 어레이를 제작하는 것이 현재 마이크로-옵틱스 제작 기술로는 쉽지 않은 실정이다.
In order to solve this problem, a time-division multi-focus multi-photon microscope technique, which is a technique to reduce the interference phenomenon by using a special microlens array that has a focal length focal length, has been introduced. However, it is not easy to fabricate a special microlens array to have a sufficient field angle to reduce the interference phenomenon with current micro-optics fabrication technology.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 광섬유 어레이를 이루는 광섬유가 서로 다른 길이차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되며 이를 통해 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 면적 스캔이 정확히 이루어질 수 있는, 광 기반 어레이를 구비하는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경 및 광 기반 어레이를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a method and a device for measuring an optical fiber array in which the optical fibers constituting the optical fiber array have different lengths of difference, Based multi-focus multi-photon microscope with a light-based array and a device and method for manufacturing a light-based array.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 광섬유 어레이의 서로 다른 시지연을 이용하여 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있는, 광 기반 어레이를 구비하는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경 및 광 기반 어레이를 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an optical-based multi-focus multi-photon microscope having a light-based array capable of suppressing an interference phenomenon occurring between adjacent foci using different optical paths of the optical fiber array And an apparatus and method for fabricating a light-based array.
본 발명의 실시예에 따른 광 기반 다중초점 다중광자 현미경은, 펄스 레이저 빔을 발생시키는 광원; 및 서로 다른 광도파로 길이를 갖는 다수의 광섬유가 정렬되어 마련됨으로써 상기 광원으로부터 상기 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과되는 광섬유 어레이;를 포함하며, 상기 광섬유 어레이를 통과한 상기 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 다중초점으로 입사되어 상기 측정 대상체에 대한 면적 스캔이 이루어질 수 있으며, 이를 통해 광섬유 어레이를 이루는 광섬유가 서로 다른 길이차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되며 이를 통해 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 면적 스캔이 정확히 이루어질 수 있고, 광섬유 어레이의 서로 다른 시지연을 이용하여 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있다.An optical-based multi-focus multi-photon microscope according to an embodiment of the present invention includes: a light source for generating a pulsed laser beam; And an optical fiber array in which a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are aligned so that the pulsed laser beam is passed from the light source so as to have different signal streaks, wherein the pulse laser beam passed through the optical fiber array Since the optical fibers constituting the optical fiber array have different length differences, they have different signal openings, through which pulsed laser beams are incident on the object to be measured The area scan can be accurately performed and the interference phenomenon occurring between adjacent foci can be suppressed by using different optical fields of the optical fiber array.
일측에 따르면, 상기 광섬유 어레이의 상기 광섬유는 상기 측정 대상체에 상기 펄스 레이저 빔이 입사될 때 최소 펄스 폭의 2배 시지연을 갖도록 길이가 결정될 수 있다.According to one aspect, the optical fiber of the optical fiber array can be determined to have a length of twice the minimum pulse width when the pulsed laser beam is incident on the measurement object.
일측에 따르면, 상기 광섬유 어레이는 서로 길이가 다른 상기 광섬유들의 양단의 위치가 일치하도록 마련될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber arrays may be arranged such that positions of both ends of the optical fibers having different lengths coincide with each other.
일측에 따르면, 상기 광섬유들의 양단의 위치를 일치시키기 위해, 연마 수단을 통해 상기 광섬유 어레이의 양단을 평탄화시킬 수 있다.According to one aspect, both ends of the optical fiber array can be flattened by polishing means to match the positions of both ends of the optical fibers.
일측에 따르면, 상기 광섬유 어레이에 구비되는 상기 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 중공 광섬유, 다중코어 광섬유, 광자결정 광섬유, 광 밴드갭 광섬유 중 어느 하나일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber included in the optical fiber array may be any one of a single-mode optical fiber, a multimode optical fiber, a hollow optical fiber, a multi-core optical fiber, a photonic crystal optical fiber, and a photonic bandgap optical fiber.
일측에 따르면, 상기 광섬유 어레이의 후미에 구비되어 상기 광섬유 어레이로부터 시지연되어 제공되는 상기 펄스 레이저 빔을 모으는 집광 렌즈; 상기 집광 렌즈의 후미에 마련되어 상기 펄스 레이저 빔을 스플리팅시키는 빔 스플리터; 상기 빔 스플리터의 일측에서 상기 빔 스플리터와 측정 대상체 사이에 배치되는 대물 렌즈; 및 상기 빔 스플리터의 타측에 배치되어 상기 빔 스플리터로부터 분기된 상기 펄스 레이저 빔 및 상기 측정 대상체를 거친 후 상기 빔 스플리터를 통해 유입된 상기 펄스 레이저 빔을 통해 상기 측정 대상체에 대한 이미지를 획득하는 촬영부;를 더 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a condenser lens provided at the back of the optical fiber array to collect the pulsed laser beam provided from the optical fiber array, A beam splitter provided at the rear of the condenser lens and splitting the pulsed laser beam; An objective lens disposed between the beam splitter and the object to be measured at one side of the beam splitter; And a photographing unit which is disposed on the other side of the beam splitter and branched from the beam splitter and acquires an image of the object to be measured through the pulsed laser beam that has passed through the object to be measured and passed through the beam splitter, ; ≪ / RTI >
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 어레이 제조 장치는, 서로 다른 광도파로 길이를 갖는 다수의 광섬유가 정렬되어 마련되는, 광 기반 다중초점 다중광자 현미경의 광섬유 어레이의 제조 장치로서, 상기 광섬유의 양단을 고정시키는 한 쌍의 고정부; 상기 한 쌍의 고정부 중 하나의 고정부를 이동시킴으로써 상기 광섬유의 절단 정도를 조절하도록 하는 이동부; 상기 광섬유의 일측이 상기 한 쌍의 고정부 중 어느 하나에 마련되는 기준면에 위치하였는지의 여부를 확인하는 기준면 정렬부; 및 상기 광섬유를 절단하는 절단부;를 포함하며, 설정된 길이로 절단된 상기 광섬유를 정렬하여 상기 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.An apparatus for manufacturing an optical fiber array according to an embodiment of the present invention is an apparatus for manufacturing an optical fiber array of a light based multi-focus multi-photon microscope, wherein a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are aligned and provided, A pair of fixing parts for fixing the fixing part; A moving unit for adjusting the severance of the optical fiber by moving one of the pair of fixing units; A reference plane aligning unit for confirming whether one side of the optical fiber is positioned on a reference plane of the pair of the fixing units; And a cutting unit cutting the optical fiber, wherein the optical fiber array cut to a predetermined length is aligned to manufacture the optical fiber array.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 어레이 제조 방법은, 서로 다른 광도파로 길이를 갖는 다수의 광섬유가 정렬되어 마련됨으로써 광원으로부터 제공되는 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과시키는 광섬유 어레이의 제조 방법으로서, 서로 다른 길이로 마련된 상기 광섬유를 길이 별로 순차적으로 정렬하거나 상기 광섬유를 무작위로 정렬함으로써 상기 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.Meanwhile, a method of manufacturing an optical fiber array according to an embodiment of the present invention includes arranging a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths so as to allow the pulse laser beams provided from a light source to pass through different optical fiber arrays The optical fiber array can be manufactured by sequentially aligning the optical fibers provided with different lengths or randomly arranging the optical fibers.
일측에 따르면, 서로 다른 길이를 갖는 상기 광섬유가 수용 가능한 광섬유 고정틀 내에 상기 광섬유를 길이 별로 순차적으로 정렬하여 적층하거나 무작위로 정렬하여 상기 광섬유를 적층한 후 접착제를 주입하여 상기 광섬유들을 고정시킴으로써 상기 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the optical fibers are stacked or randomly aligned by sequentially aligning the optical fibers in the optical fiber fixture accommodating the optical fibers having different lengths to laminate the optical fibers, and then the adhesive is injected to fix the optical fibers, Can be produced.
일측에 따르면, 서로 다른 길이를 갖는 상기 광섬유를 복수 개 묶어 단위 세트의 광섬유 어레이를 제조하거나 상기 단위 세트의 광섬유 어레이를 다수 개 묶어 다중 세트의 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.According to one aspect, a plurality of optical fibers having different lengths may be bundled to manufacture a unit optical fiber array, or a plurality of optical fiber arrays of the unit sets may be bundled to manufacture multiple sets of optical fiber arrays.
일측에 따르면, 서로 다른 길이를 갖는 상기 광섬유가 삽입 가능한 삽입식 광섬유 고정틀에 상기 광섬유를 길이 별로 순차적으로 정렬하여 삽입시키거나 무작위로 정렬하여 상기 광섬유를 적층한 후 접착제를 주입하여 상기 광섬유들을 고정시킴으로써 상기 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the optical fibers are sequentially aligned and inserted into insertion fiber-optic fixing pits into which the optical fibers having different lengths can be inserted, or are randomly aligned to laminate the optical fibers, and then the optical fibers are fixed by injecting an adhesive The optical fiber array can be manufactured.
일측에 따르면, 서로 다른 길이를 갖는 상기 광섬유를 길이 별로 순차적으로 정렬하거나 무작위로 정렬하여 단층의 광섬유 어레이를 제조하거나 상기 단층의 광섬유 어레이를 적층하여 다층 구조의 광섬유 어레이를 제조할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the optical fibers having different lengths may be sequentially aligned or randomly aligned by length to manufacture a single-layer optical fiber array, or the single-layer optical fiber array may be laminated to produce a multi-layered optical fiber array.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 어레이 제조 방법은, 서로 다른 길이를 갖는 광도파로가 정렬되어 마련됨으로써 광원으로부터 제공되는 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과시키는 광도파로 어레이 제조 방법으로서, 다중의 홀을 갖는 다중 홀 형성부에 광도파로를 형성하는 물질을 주입하여 서로 다른 길이를 갖는 상기 광도파로를 형성한 후 상기 광도파로를 정렬함으로써 상기 광도파로 어레이를 제조할 수 있다.Meanwhile, a method of manufacturing an optical waveguide array according to an embodiment of the present invention includes arranging optical waveguides having different lengths so as to allow a pulsed laser beam provided from a light source to pass therethrough with different signal streaks A material for forming an optical waveguide is injected into a multi-hole forming portion having multiple holes to form the optical waveguide having different lengths, and then the optical waveguide array is aligned by aligning the optical waveguide.
일측에 따르면, 상기 광도파로를 형성하는 물질은 폴리머 물질일 수 있다.According to one aspect, the material forming the optical waveguide may be a polymer material.
일측에 따르면, 상기 다중 홀 형성부에 상기 광도파로를 형성하는 물질을 주입하는 방법으로서, 광의 유효굴절률을 다르게 하기 위해 상기 다중의 홀에 상기 광도파로를 형성하는 물질을 다른 양으로 주입하거나, 상기 다중의 홀에 다른 굴절률을 갖는 상기 광도파로를 형성하는 물질을 주입하여 광이 도파하는 시간차를 만들거나, 상기 다중의 홀 형성부에 가변 히터를 장착하여 상기 다중의 홀에 주입된 상기 광도파로를 형성하는 물질의 유효굴절률을 다르게 하는 방법이 선택적으로 적용될 수 있다.
According to one aspect of the present invention, there is provided a method of injecting a material for forming the optical waveguide into the multi-hole forming part, the method comprising: injecting a material for forming the optical waveguide into the hole in a different amount to differentiate the effective refractive index of light; A material for forming the optical waveguide having different refractive indexes may be injected into the plurality of holes to make a time difference for guiding the light or a variable heater may be attached to the multiple hole forming portions to form the optical waveguide, A method of changing the effective refractive index of the material to be formed may be selectively applied.
본 발명의 실시예에 따르면, 광섬유 어레이를 이루는 광섬유가 서로 다른 길이차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되며 이를 통해 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 면적 스캔이 정확히 이루어질 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the optical fibers constituting the optical fiber array have different length differences, they have different field openings, and when the pulsed laser beam is incident on the object to be measured, Lt; / RTI >
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광섬유 어레이의 서로 다른 시지연을 이용하여 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있다.
Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the interference phenomenon occurring between adjacent foci by using different optical fiber arrays.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기반 다중초점 다중광자 현미경의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 광섬유 어레이의 일측을 연마하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 광섬유 어레이를 제조하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 어레이가 제조되는 방법의 여러 예들을 도시한 도면들이다.
도 5 a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로 어레이의 제조 방법의 여러 예들을 도시한 도면들이다.FIG. 1 is a schematic view of a configuration of an optical-based multi-focus multi-photon microscope according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
Fig. 2 is a view for explaining the grinding of one side of the optical fiber array shown in Fig.
3 is a view schematically showing an apparatus for manufacturing the optical fiber array of FIG.
4A to 4D are views showing various examples of a method of manufacturing an optical fiber array according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are views showing various examples of a method of manufacturing an optical waveguide array according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기반 다중초점 다중광자 현미경의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 광섬유 어레이의 일측을 연마하는 것을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing the configuration of an optical-based multi-focus multi-photon photomicroscope according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining one side of the optical fiber array shown in FIG.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 기반 다중초점 다중광자 현미경(100)은, 펄스 레이저 빔을 발생시키는 광원(미도시)과, 광원에 연결되어 광원으로부터의 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과시키는 광섬유 어레이(110)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 광섬유 어레이(110)를 통과한 펄스 레이저 빔이 측정 대상체(101)에 다중초점으로 입사되어 측정 대상체(101)에 대한 면적 스캔이 정확하게 이루어질 수 있다.As shown therein, the optical-based multi-focus
아울러, 광섬유 어레이(110)의 후미에 구비되어 시지연되어 제공되는 펄스 레이저 빔을 모으는 집광 렌즈(150)와, 집광 렌즈의 후미에 마련되어 펄스 레이저 빔을 스플리팅시키는 빔 스플리터(160)와, 빔 스플리터의 일측에서 빔 스플리터와 측정 대상체(101) 사이에 배치되는 대물 렌즈(170)와, 빔 스플리터의 타측에 배치되어 빔 스플리터로부터 분기된 펄스 레이저 빔 및 측정 대상체(101)를 거친 후 빔 스플리터를 통해 유입된 펄스 레이저 빔을 통해 측정 대상체(101)에 대한 이미지를 획득하는 촬영부(180)를 포함할 수 있다.The
이러한 구성에 의해서, 초점 간의 상호 간섭을 충분히 억제시킬 수 있으며, 그에 따라 광학적 절편(optical sectioning) 성능 향상과 높은 신호 검출 효율로 인한 고속 영상 정보 획득을 통해 고속 3D 생체 현미경(100)을 구현할 수 있어, 예를 들면 다양한 바이오 연구에 널리 사용될 수 있다.With such a configuration, it is possible to sufficiently suppress mutual interference between foci, thereby realizing high-
본 실시예의 광섬유 어레이(110)는, 도 1에 도시된 것처럼, 서로 다른 광섬유(111)들의 조합으로 이루어져 펄스 레이저 빔이 광섬유 어레이(110)를 서로 다른 시지연으로 통과될 수 있다. 즉, 광섬유 어레이(110)를 통과해 나온 펄스 레이저 빔은 광섬유(111)의 서로 다른 길이 차이 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되는 것이다. As shown in FIG. 1, the
또한 광섬유 어레이(110)를 통과한 펄스 레이저 빔이 전술한 구성들, 빔 스플리터(160) 및 대물 렌즈(170) 등을 통해 측정 대상체(101)에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 측정 대상체(101)의 면적 스캔이 이루어질 수 있다. 이 때, 광섬유 어레이(110)의 광섬유(111)가 서로 다른 길이를 가짐으로써 근접한 초점들 간에 발생되는 간섭 현상을 억제할 수 있다. Since the pulsed laser beam having passed through the
여기서, 광섬유 어레이(110)의 광섬유(111)는 측정 대상체(101)에 펄스 레이저 빔이 입사될 때 최소 펄스 폭의 2배 시지연을 갖도록 길이가 결정될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the length of the
또한, 서로 다른 광섬유(111)들이 정렬되어 제조되는 광섬유 어레이(110)는 양단의 위치가 일치된다. 광섬유(111)가 서로 다른 길이를 가짐으로써 도 1에 도시된 것처럼 광섬유(111)의 일부 구간이 곡선 구간을 이루게 된다. 따라서 하나의 곡선 구간을 다른 하나의 곡선 구간이 덮는 형태를 이루고, 또한 또 다른 하나의 곡선 구간이 다른 하나의 곡선 구간을 덮는 형태를 갖는다. 이는, 전술한 것처럼, 광섬유(111)의 서로 다른 길이 차로 인해 가능한 것이고, 이러한 광섬유(111)의 정렬 구조로 인해 펄스 레이저 빔이 광섬유(111)를 서로 다른 시지연으로 통과할 수 있는 것이다.In addition, the positions of both ends of the
전술한 것처럼, 광섬유 어레이(110)는 광결합 효율을 향상시키기 위해 양단의 위치가 일치되는데, 이를 위해 광섬유 어레이(110)의 양단은, 도 2에 도시된 것처럼, 연마 수단(190)을 통해 평탄화될 수 있다. 여기서, 연마 수단(190)으로는 예를 들면 연마지, 연마 가루 등이 사용될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. As described above, the
한편, 광섬유 어레이(110)를 이루는 광섬유(111)는 다양한 광섬유(111)들로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 광섬유(111)로 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 중공 광섬유, 다중코어 광섬유, 광자결정 광섬유, 광 밴드갭 광섬유 중 어느 하나가 적용될 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.Meanwhile, the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유 어레이(110)를 이루는 광섬유(111)가 서로 다른 길이 차를 갖기 때문에 서로 다른 시지연을 갖게 되며 이를 통해 펄스 레이저 빔이 측정 대상체(101)에 입사될 때 다중초점으로 입사되기 때문에 면적 스캔이 정확히 이루어질 수 있는 장점이 있다. 아울러, 광섬유 어레이(110)의 서로 다른 시지연을 이용하여 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있는 장점도 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, since the
한편, 이하에서는, 전술한 광섬유 어레이(110)를 제조하는 장치에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for manufacturing the above-described
도 3은 도 1의 광섬유 어레이를 제조하는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a view schematically showing an apparatus for manufacturing the optical fiber array of FIG.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 광섬유 어레이 제조 장치(200)는, 광섬유(111)의 양단을 고정시키는 한 쌍의 고정부(210)와, 한 쌍의 고정부 중 하나의 고정부(210)를 이동시킴으로써 광섬유(111)의 절단 정도를 조절하도록 하는 이동부(220)와, 광섬유(111)의 일측이 한 쌍의 고정부(210) 중 어느 하나에 마련되는 기준면에 위치하였는지의 여부를 알려주는 기준면 정렬부(230)와, 광섬유(111)를 절단하는 절단부(250)를 포함할 수 있다.As shown, the optical fiber
이러한 구성에 의해서, 설정된 길이로 절단된 광섬유(111)를 정렬하여 광섬유 어레이(110)를 제조할 수 있다. 즉, 광섬유(111)를 서로 다른 길이로 면밀하게 절단한 후 그들을 정렬하여, 도 1에 도시된 바와 같은 광섬유 어레이(110)를 제조할 수 있는 것이다.With such a configuration, the
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 광섬유 어레이 제조 장치(200)에 의해서 광섬유(111)의 길이를 설정된 길이로 정확하게 자를 수 있으며, 이렇게 절단된 광섬유(111)를 정렬함으로써 광섬유 어레이(110)를 제조할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the length of the
한편, 이하에서는, 광섬유 어레이의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.In the following, a method of manufacturing the optical fiber array will be described.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 어레이가 제조되는 방법의 여러 예들을 도시한 도면들이다. 4A to 4D are views showing various examples of a method of manufacturing an optical fiber array according to an embodiment of the present invention.
본 실시예의 광섬유 어레이(110)는, 서로 다른 길이로 마련된 광섬유(111)를 길이 별로 순차적으로 정렬하거나 광섬유(111)를 무작위로 정렬함으로써 제조할 수 있다.The
도 4a를 참조하면, 서로 다른 길이를 갖는 광섬유(111)가 수용 가능한 광섬유 고정틀(310) 내에 광섬유(111)를 길이 별로 순차적으로 정렬하고 적층하거나 무작위로 정렬하여 광섬유(111)를 적층한 후 접착제를 주입하여 광섬유(111)들을 고정시킴으로써 광섬유 어레이(110)를 제조할 수 있다.4A, after the
또는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 서로 다른 길이를 갖는 광섬유(111)를 복수 개 묶어 단위 세트의 광섬유 어레이(110a)를 제조하거나 단위 세트를 다수 개 묶어 다중 세트의 광섬유 어레이(110b)를 제조할 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 4B, a plurality of
또는, 도 4c에 도시된 것처럼, 서로 다른 길이를 갖는 광섬유(111)가 삽입 가능한 삽입식 광섬유 고정틀(410)에 광섬유(111)를 길이 별로 순차적으로 정렬하여 삽입시키거나 무작위로 정렬하여 광섬유(111)를 적층한 후 접착제를 주입하여 광섬유(111)들을 고정시킴으로써 광섬유 어레이를 제조할 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 4C, the
또는, 도 4d에 도시된 것처럼, 서로 다른 길이를 갖는 광섬유(111)를 길이 별로 순차적으로 정렬하거나 무작위로 정렬하여 단층의 광섬유 어레이(110c)를 제조하거나 단층의 광섬유 어레이(110c)를 적층하여 다층 구조의 광섬유 어레이(110d)를 제조할 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 4D, the
한편, 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로 어레이를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an optical waveguide array according to another embodiment of the present invention will be described.
도 5 a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광도파로 어레이의 제조 방법의 여러 예들을 도시한 도면들이다.5A to 5C are views showing various examples of a method of manufacturing an optical waveguide array according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 광도파로 어레이는 서로 다른 길이를 갖는 광도파로(511)가 정렬되어 마련되어 광원으로부터 제공되는 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과시킬 수 있다.The optical waveguide arrays of this embodiment may be provided with
이러한 광도파로 어레이는 다중 홀(610)을 갖는 다중 홀 형성부(600)에 광도파로(511)를 형성하는 물질을 주입하여 형성한 후 광도파로(511)를 정렬함으로써 제조될 수 있다. 여기서 광도파로(511)를 형성하는 물질은 아크릴, PMMA, 폴리프로필렌, PET 등을 포함하는 폴리머 물질일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.The optical waveguide array may be manufactured by injecting a material for forming the
여기서, 다중 홀 형성부(600)에 광도파로(511)를 형성하는 물질을 주입하는 방법은 다수의 방법이 있다.Here, there are a number of methods for injecting the material for forming the
먼저, 도 5a에 도시된 것처럼, 광의 유효굴절률을 다르게 하기 위해 다중의 홀(610)에 물질을 다른 양으로 주입하여 광도파로 어레이를 제조할 수 있다.First, as shown in FIG. 5A, the optical waveguide array can be manufactured by injecting a different amount of material into the
또는, 도 5b에 도시된 것처럼, 다중의 홀(610a)에 다른 굴절률을 갖는 광도파로(511a)를 형성하는 물질을 주입하여 광이 도파하는 시간차를 만드는 광도파로 어레이를 제조할 수도 있다.Alternatively, as shown in FIG. 5B, an optical waveguide array may be fabricated by injecting a material for forming the
또는, 도 5c에 도시된 바와 같이, 다중의 홀 형성부(600b)에 가변 히터(650b)를 장착하여 다중의 홀(610b)에 주입된 광도파로(511b)의 유효굴절률을 다르게 하는 광도파로 어레이를 제조할 수 있다. 다만, 광도파로 어레이 제조 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.Alternatively, as shown in FIG. 5C, a
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 서로 다른 유효굴절률을 갖는 광도파로(511)로 광도파로 어레이가 이루어짐으로써 광이 도파하는 시간차를 만들 수 있으며, 이를 통해 근접한 초점들 간에 발생하는 간섭 현상을 억제할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, the
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
100 : 광 기반 다중초점 다중광자 현미경
110 : 광섬유 어레이
111 : 광섬유
190 : 연마 수단
200 : 광섬유 어레이 제조 장치
210 : 고정부
220 : 이동부
230 : 기준면 정렬부
250 : 절단부100: Light Based Multifocal Multiphoton Microscope
110: Optical fiber array
111: Optical fiber
190: Polishing means
200: Optical fiber array manufacturing apparatus
210:
220:
230: Reference plane alignment section
250:
Claims (9)
서로 다른 광도파로 길이를 갖는 다수의 광섬유가 정렬되어 마련됨으로써 상기 광원으로부터 상기 펄스 레이저 빔이 서로 다른 시지연을 갖도록 통과되는 광섬유 어레이;
를 포함하며,
상기 광섬유 어레이를 통과한 상기 펄스 레이저 빔이 측정 대상체에 다중초점으로 입사되어 상기 측정 대상체에 대한 면적 스캔이 이루어지며,
상기 광섬유 어레이는 서로 길이가 다른 상기 광섬유들의 양단의 위치가 일치하도록 마련되는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경.
A light source for generating a pulsed laser beam; And
An optical fiber array in which a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are aligned and passed from the light source so that the pulsed laser beam has different visual fields;
/ RTI >
The pulsed laser beam having passed through the optical fiber array is incident on the object to be measured in multiple focuses, and an area scan is performed on the object to be measured,
Wherein the optical fiber array is provided such that the positions of both ends of the optical fibers having different lengths coincide with each other.
상기 광섬유 어레이의 상기 광섬유는 상기 측정 대상체에 상기 펄스 레이저 빔이 입사될 때 최소 펄스 폭의 2배 시지연을 갖도록 길이가 결정되는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경.
The method according to claim 1,
Wherein the optical fiber of the optical fiber array is determined to have a length of twice the minimum pulse width when the pulsed laser beam is incident on the measurement object.
상기 광섬유들의 양단의 위치를 일치시키기 위해, 연마 수단을 통해 상기 광섬유 어레이의 양단을 평탄화시키는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경.
The method according to claim 1,
Based multifocal photon microscope for planarizing both ends of the optical fiber array through polishing means to align the positions of both ends of the optical fibers.
상기 광섬유 어레이에 구비되는 상기 광섬유는 단일모드 광섬유, 다중모드 광섬유, 중공 광섬유, 다중코어 광섬유, 광자결정 광섬유, 광 밴드갭 광섬유 중 어느 하나인 광 기반 다중초점 다중광자 현미경.
The method according to claim 1,
Wherein the optical fiber included in the optical fiber array is any one of a single mode optical fiber, a multimode optical fiber, a hollow optical fiber, a multi-core optical fiber, a photonic crystal optical fiber, and a photonic bandgap optical fiber.
상기 광섬유 어레이의 후미에 구비되어 상기 광섬유 어레이로부터 시지연되어 제공되는 상기 펄스 레이저 빔을 모으는 집광 렌즈;
상기 집광 렌즈의 후미에 마련되어 상기 펄스 레이저 빔을 스플리팅시키는 빔 스플리터;
상기 빔 스플리터의 일측에서 상기 빔 스플리터와 측정 대상체 사이에 배치되는 대물 렌즈; 및
상기 빔 스플리터의 타측에 배치되어 상기 빔 스플리터로부터 분기된 상기 펄스 레이저 빔 및 상기 측정 대상체를 거친 후 상기 빔 스플리터를 통해 유입된 상기 펄스 레이저 빔을 통해 상기 측정 대상체에 대한 이미지를 획득하는 촬영부;
를 더 포함하는 광 기반 다중초점 다중광자 현미경.
The method according to claim 1,
A condenser lens provided at the rear of the optical fiber array to collect the pulsed laser beam provided from the optical fiber array;
A beam splitter provided at the rear of the condenser lens and splitting the pulsed laser beam;
An objective lens disposed between the beam splitter and the object to be measured at one side of the beam splitter; And
A photographing unit disposed on the other side of the beam splitter, for acquiring an image of the measurement object through the pulse laser beam branched from the beam splitter and the pulsed laser beam introduced through the beam splitter after passing through the measurement object;
Based multi-photon photomicroscope.
상기 광섬유의 양단을 고정시키는 한 쌍의 고정부;
상기 한 쌍의 고정부 중 하나의 고정부를 이동시킴으로써 상기 광섬유의 절단 정도를 조절하도록 하는 이동부;
상기 광섬유의 일측이 상기 한 쌍의 고정부 중 어느 하나에 마련되는 기준면에 위치하였는지의 여부를 확인하는 기준면 정렬부; 및
상기 광섬유를 절단하는 절단부;
를 포함하며,
설정된 길이로 절단된 상기 광섬유를 정렬하여 상기 광섬유 어레이를 제조하는 광섬유 어레이 제조 장치.
An apparatus for manufacturing an optical fiber array of a light based multi-focus multi-photon microscope, in which a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are arranged in an aligned manner,
A pair of fixing parts fixing both ends of the optical fiber;
A moving unit for adjusting the severance of the optical fiber by moving one of the pair of fixing units;
A reference plane aligning unit for confirming whether one side of the optical fiber is positioned on a reference plane of the pair of the fixing units; And
A cutting portion for cutting the optical fiber;
/ RTI >
And arranging the optical fibers cut to a predetermined length to manufacture the optical fiber array.
서로 다른 길이로 마련된 상기 다수의 광섬유를 길이별로 순차적으로 정렬하거나 상기 다수의 광섬유를 무작위로 정렬함으로써 상기 다수의 광섬유의 양단의 위치가 일치되도록 상기 광섬유 어레이를 제조하는 광섬유 어레이 제조 방법.
A method of fabricating an optical fiber array in which a plurality of optical fibers having different optical waveguide lengths are aligned so as to allow a pulsed laser beam provided from a light source to pass therethrough with different visual fields,
Wherein the plurality of optical fibers arranged in different lengths are sequentially aligned by length or the plurality of optical fibers are randomly aligned to manufacture the optical fiber array so that positions of both ends of the plurality of optical fibers match.
다중의 홀을 갖는 다중 홀 형성부에 광도파로를 형성하는 물질을 주입하여 서로 다른 길이를 갖는 상기 광도파로들을 형성한 후 상기 광도파로들을 정렬함으로써 상기 광도파로들의 양단의 위치가 일치되도록 상기 광도파로 어레이를 제조하는 광도파로 어레이 제조 방법.1. A method of manufacturing an optical waveguide array in which optical waveguides having different lengths are aligned and provided so that a pulsed laser beam provided from a light source passes through the optical waveguide,
A material for forming an optical waveguide is injected into a multi-hole forming part having multiple holes to form the optical waveguides having different lengths, and then the optical waveguides are aligned to align the positions of both ends of the optical waveguides, To form an array.
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