WO2009046814A1 - Spiegeltreppe zur vereinigung mehrerer lichtquellen und laser-scanning-mikroskop - Google Patents

Spiegeltreppe zur vereinigung mehrerer lichtquellen und laser-scanning-mikroskop Download PDF

Info

Publication number
WO2009046814A1
WO2009046814A1 PCT/EP2008/007687 EP2008007687W WO2009046814A1 WO 2009046814 A1 WO2009046814 A1 WO 2009046814A1 EP 2008007687 W EP2008007687 W EP 2008007687W WO 2009046814 A1 WO2009046814 A1 WO 2009046814A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coupling
housing
fiber
mirror
mirror staircase
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/007687
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dieter Huhse
Dieter Schau
Stefan Wilhelm
Original Assignee
Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microimaging Gmbh filed Critical Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Publication of WO2009046814A1 publication Critical patent/WO2009046814A1/de
Priority to US12/752,362 priority Critical patent/US20100254000A1/en
Priority to US13/316,825 priority patent/US20120229879A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032—Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers

Definitions

  • the invention relates to a laser scanning microscope, as for example in
  • laser modules are to be understood as functional units which unite several lasers of different wavelengths in a collinear manner and combine the two
  • Beam unification is realized via mirrors and dichroic splitters in the free jet.
  • the laser modules are usually large and heavy, since the assembly with a fixed relation of the components to each other, for example, mounted on a solid granite plate or a steel frame, is necessary.
  • the costs for safe transport are correspondingly high. Also of importance is the low flexibility with regard to the installation at the customer because of the high
  • Light sources or the high expenditure of time, predefined light sources in the existing structure to complement (retrofit).
  • the invention therefore relates to a fiber-coupled free-jet assembly for realizing the illumination of laser scanning microscopes with individual fiber coupling of the laser to the scan head, beam combination and beam modulation and attenuation.
  • Adjustment freedom means that the superimposition of the individual fiber inputs with respect to location and angle is adjusted only once, ie during assembly of the group, and otherwise remains adjustment-free, both after transport and under the operating conditions at the customer.
  • the combined light after the mirror staircase is forwarded to the microscope, preferably via an AOTF.
  • Lasers L are connected via fibers FS and coupling points KS, which are located in the scan head itself at a beam unit SV or connected via fibers with SV, can be located outside the scan head, individually coupled into the beam path of the LSM in scan head SK.
  • the beam combination unit SV has, as stated, a housing and can thereby be made very compact and stable. This saves adjustment efforts and costs.
  • an AOTF can also be integrated in the SV for wavelength selection and individual control of the intensity.
  • Fig. 3 shows a mirror staircase of dichroic mirrors in a housing in which a plurality of input lasers are coupled via fibers and arranged inside the housing Kollimatorlinsen.
  • An output fiber behind the last mirror of the mirror staircase is used for flexible integration into the illumination beam path of the LSM.
  • the output fiber not only serves to optically integrate the beam combination into the scan head (in an advantageous embodiment, the entire beam combination group is already in or at the scan head), but also advantageously to increase the stability.
  • the increase in stability results from the fact that misalignments that result in a location and / or angle error are converted into intensity errors due to resulting coupling losses.
  • a free-beam tolerable angular error of 100 ⁇ rad is translated by the correction fiber into an intensity error of about 5%.
  • the shelves of each Einkoppelport not add to each other, as in the free jet solution, but all Einkoppelports show an individual interaction with the coupling into the correction fiber. The same applies to lateral misalignment. Due to the following telescopes, a parallel offset of approx. 50 ⁇ m can be accepted in the free jet solution. With regard to the correction fiber, this value is at least twice as high, if one allows an approximately 5% intensity loss.
  • the correction fiber used is advantageously a monomode, broadband, polarization-maintaining fiber.
  • any other energy conductor that has these properties eg plastic fiber, waveguide etched in silicon or the like can be used.
  • a correction fiber it can be laid in a circle or kidney shape, so as to achieve better mode filtering and thus further increase the quality of the output signal.
  • the use of a correction fiber opens up device-technical possibilities which allow a complete decoupling of the illumination unit integrated in the scan head from the rest of the beam path (flexible device design, compact design). Further reference is made to FIGS. 7-10 and the associated description.
  • the beam combining unit is a pre-aligned assembly that does not need to be further adjusted during later stages of system integration and field installation at the customer premises, or even when lasers are added / retrofitted to the customer in the field.
  • the beam overlay remains when loosening and plugging the connector.
  • a beam combiner is shown in Fig. 4a, wherein the combined
  • Output beam is coupled directly as output beam into the microscope (the scan head).
  • the lasers are coupled from several sides to realize a more compact symmetrical and thus more stable design.
  • the coupling can also take place in several planes, for example perpendicular and parallel to the plane of the drawing into the beam combiner.
  • Beam combiner housing with arranged.
  • the AOTF Connecting optical fiber.
  • the AOTF can be mounted at any position in the housing.
  • the output side fiber can be easily brought to the optical axis of the overall system.
  • Output fiber and the AOTF designed for the range of 400 nm to 640 nm and thus cover the entire visible spectral range. A spectral coverage beyond this range is possible with corresponding components.
  • FIGS. 6 shows in connection with FIGS. 2 and 3 in the scan head according to SV an internal correction fiber for the translation of position and angle errors into intensity errors.
  • the lens L2 may have a different focal length than the lens L1 and thus together with this
  • FIG. 7 shows in the scan head after SV the internal correction fiber for the translation of position and angle errors into intensity errors;
  • the fiber is directly connected to the mirror staircase, resulting in a higher stability for the coupling.
  • the lens L2 can in turn have a different focal length than the lens L1 and thus act together with it as a telescope (beam expansion, mirror steps and fiber form a unit downstream of the lens L2.
  • FIG. 8 shows in the scan head the internal correction fiber for the translation of spatial and angular errors into intensity errors;
  • the fiber is again directly connected to the mirror staircase and additionally directly to the AOTF.
  • the lens L2 has the same focal length as the lens L1, so that there is a 1: 1 transformation of the beam diameter from the mirror staircase to the AOTF.
  • the connection to mirror staircase and / or AOTF can be designed as so-called “pigtailing" (non-detachable), whereby a higher long-term stability and more compact design (adjustment precision connection requires more space (installation space)) is achieved for the coupling, and in principle separable Lens L1 (mirrored staircase) and / or lens L2 (AOTF input).
  • FIG. 9 shows in the scan head the internal correction fiber for the translation of position and angle errors into intensity errors;
  • a fiber is also permanently connected to the system at the output of the AOTF.
  • the lens L2 may have a different focal length than the lens L1 and thus act together with it as a telescope (beam expansion).
  • the connection to mirror staircase and / or AOTF can again be designed as so-called "pigtailing" (not detachable), whereby a higher long-term stability and more compact design (precision precision precision connection plug connection requires more space (installation space)) is achieved for the coupling as well as in principle separable Lens L1 (mirrored staircase) and / or lens L2 (AOTF input).
  • the separation points can be designed without adjustment by means of precise / high-precision connectors.
  • the beam combiner SV can have a further, unpopulated coupling port KP for a further laser.
  • Fiber coupling may be provided.
  • the beam combination of the coupled via the free coupling port laser can be implemented conventionally with dichroic splitter layers, or polarization optics and thus wavelength independent.
  • a switchable lambda / 2 plate should be provided at the exit of the mirror staircase in order to be the same for reflected and transmitted beams
  • Coupling port significantly increases the flexibility of laser coupling; It is conceivable, for example, to combine laser sources of the same wavelength with different power from different modules via this unit
  • a filter wheel could be installed between beam combination and AOTF or correction fiber or beam combination in order to selectively select only one emission line for multicolor lasers (eg Ar lasers).
  • Shutters for suppressing unused lasers can also be used for each port individually and / or for all ports together at the exit.
  • These can be both safety-related shutters (laser safety) and functional shutters.
  • the aim of this shutter is complete residual light suppression in critical applications where suppression by an AOTF is not sufficient (for example in fluorescence correlation spectroscopy (FCS)).
  • FCS fluorescence correlation spectroscopy
  • An essential element of the described approaches is, among other things, the highly accurate and reproducible connection of the individual fiber-coupled laser to the beam combining unit. The necessary precision insertion can be achieved, inter alia, in three possible ways.
  • the glass fiber is firmly connected to the mirror staircase, or is inserted only once during initial installation.
  • the beam overlay is either a Adjustment of the mirror staircase, or carried out via kinematic storage of the fiber end.
  • the free end of the fiber is provided with a precision fiber connector (eg FC-PC) so that the fiber-coupled laser, which is provided with a similar fiber connector, is connected via a fiber bushing as an intermediate piece with the fiber fixedly mounted on the beam combiner can (direct contact of both fiber cores).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

Spiegeltreppe zur justagefreien Vereinigung mehrerer in den Strahlengang eines Laser-Scanning-Mikroskopes einzukoppelnder Lichtquellen, bestehend aus einem Gehäuse in dem sich die Spiegeltreppe befindet, das entweder direkt an einen Scankopf eines Laser-Scanning-Mikroskopes anbringbar ist und eine direkte optische Verbindung mit diesem aufweist oder an ein Mikroskopgehäuse anbringbar ist und eine optische Verbindung mit diesem aufweist oder direkt im Scankopf angeordnet ist sowie Laser-Scanning-Mikroskop mit einer solchen Spiegeltreppe.

Description

Titel:
Spiegeltreppe zur Vereinigung mehrerer Lichtquellen und
Laser-Scanning-Mikroskop
Die Erfindung betrifft ein Laser-Scanning-Mikroskop, wie es beispielsweise in
DE 19702753 A1 beschrieben ist.
In der Mehrzahl der konfokalen Systeme werden aktuell so genannte Lasermodule verwendet. Darunter sind Funktionseinheiten zu verstehen, die mehrere Laser unterschiedlicher Wellenlänge auf einen Strahl kollinear vereinigen und die vereinigte
Strahlung über eine Lichtleitfaser zum Scankopf transportieren.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Strahlung individuell zu modulieren, bzw. abzuschwächen und einzelne Laserlinien aus dem Gemisch zu selektieren. Die
Strahlvereinigung wird dabei über Spiegel und dichroitische Teiler im Freistrahl realisiert. Dazu sind alle Komponenten auf einer gemeinsamen Grundplatte bzw. mit einer festen, möglichst stabilen Position zueinander zu montieren.
Andere Lösungen sehen eine individuelle Faserkopplung der Laser und eine
Strahlvereinigung über eine rohrförmige Vereinigungseinheit vor, an deren Ausgang wiederum eine Faserkopplung für die Lichtleitung zum Scankopf sitzt
(DE 19633185 A1 ).
Es sind aber auch Lösungen bekannt, die eine individuelle Faserkopplung der Laser zum Scankopf vorsehen (JP 2003270543).
Für die Freistrahllösung werden üblicherweise Dejustagen im Rahmen des Transports (Schock und Temperatur), sowie über Temperaturzyklen im Rahmen der Betriebsbedingungen beim Kunden beobachtet, die eine Nachjustage durch den Service sowohl beim Aufstellen des Gerätes, als auch über die Zeitdauer der Nutzung erforderlich machen.
Die Lasermodule sind in der Regel groß und schwer, da die Montage mit einem festen Bezug der Komponenten zueinander, beispielsweise auf einer stabilen Granitplatte oder einem Stahlrahmen montiert, notwendig ist. Entsprechend hoch sind die Aufwände für einen sicheren Transport. Ebenfalls von Bedeutung ist die geringe Flexibilität bezüglich der Aufstellung beim Kunden aufgrund des hohen
Platzbedarfs.
Ein weiterer Nachteil ist die geringe Flexibilität bezüglich der Integration neuer
Lichtquellen, bzw. der hohe zeitliche Aufwand, vordefinierte Lichtquellen im bestehenden Aufbau zu ergänzen (nachzurüsten).
Erfindung:
Die Erfindung betrifft daher eine fasergekoppelte Freistrahlbaugruppe zur Realisierung der Beleuchtung von Laser-Scanning-Mikroskopen mit individueller Faserkopplung der Laser zum Scankopf, Strahlvereinigung sowie Strahlmodulation und Abschwächung.
Ein wesentlicher Vorteil wird erzielt in Bezug auf Justagefreiheit sowohl in der Systemintegration als auch bei Aufstellung des Gerätes beim Kunden sowie über die Betriebsdauer. Dadurch werden die Folgekosten gering gehalten und die Inbetriebnahme des Gerätes kann auf ein einfaches ,plug and play' reduziert werden. Justagefreiheit bedeutet, dass die Überlagerung der einzelnen Fasereingänge bezüglich Ort und Winkel nur einmal, das heißt bei Zusammenbau der Gruppe, justiert wird und ansonsten justagefrei bleibt, sowohl nach dem Transport als auch unter den Betriebsbedingungen beim Kunden.
Fig. 1 :
Dargestellt ist die Außenwand A eines Scankopfs an der über (bis auf einen nicht dargestellte- Anschläge ein Gehäuse G einer Strahlvereinigereinheit SV mit einer
Spiegeltreppe SP1.2..., das Buchsen zur Aufnahme von Steckern aufweist, die
Lichtleitfasern FS an das Gehäuse G ankoppeln, die von unterschiedlichen
Lichtquellen stammen.
Das vereinigte Licht nach der Spiegeltreppe wird zum Mikroskop, vorzugsweise über einen AOTF weitergeleitet.
Fig. 2:
Laser L werden über Fasern FS und Koppelstellen KS, die sich im Scankopf selbst an einer Strahlvereinigereinheit SV oder, über Fasern mit SV verbunden, außerhalb des Scankopfes befinden können, individuell in den Strahlengang des LSM im Scankopf SK eingekoppelt.
Die Strahlvereinigungseinheit SV weist wie ausgeführt ein Gehäuse auf und kann dadurch sehr kompakt und stabil ausgebildet werden Das spart Justieraufwände und Kosten. Im SV kann vorteilhaft auch ein AOTF zur Wellenlängenauswahl und individuellen Steuerung der Intensität integriert sein.
Fig. 3 zeigt eine Spiegeltreppe aus dichroitischen Spiegeln in einem Gehäuse, in das mehrere Eingangslaser über Fasern und im Gehäuseinnern angeordneten Kollimatorlinsen eingekoppelt werden.
Eine Ausgangsfaser hinter dem letzten Spiegel der Spiegeltreppe dient zur flexiblen Integration in den Beleuchtungsstrahlengang des LSM. Die Ausgangsfaser dient nicht nur dazu, die Strahlvereinigung optisch in den Scankopf zu integrieren (die gesamte Strahlvereinigungsgruppe befindet sich in einer vorteilhaften Ausführung bereits im oder am Scankopf), sondern vorteilhaft auch zur Stabilitätserhöhung. Die Stabilitätserhöhung ergibt sich dadurch, dass Dejustagen, die einen Orts oder / und Winkelfehler zur Folge haben in Intensitätsfehler aufgrund resultierender Einkoppelverluste umgewandelt werden.
Ein im Freistrahlaufbau tolerierbarer Winkelfehler von 100μrad wird durch die Korrekturfaser in einen Intensitätsfehler von ca. 5% übersetzt. Zusätzlich addieren sich die Ablagen einzelner Einkoppelports zueinander nicht, wie in der Freistrahllösung, sondern alle Einkoppelports zeigen eine individuelle Wechselwirkung mit der Einkopplung in die Korrekturfaser. Ähnliches gilt für laterale Dejustagen. Aufgrund der nachfolgenden Teleskope kann in der Freistrahllösung ein Parallelversatz von ca. 50μm akzeptiert werden. In Bezug auf die Korrekturfaser liegt dieser Wert mindestens doppelt so hoch, wenn man einen ca. 5%igen Intensitätsverlust zulässt. Die verwendete Korrekturfaser ist vorteilhaft eine monomodige, breitbandige, polarisationserhaltende Faser. Alternativ kann auch jeder andere Energieleiter, der diese Eigenschaften hat, z.B. Plastikfaser, in Silizium geätzter Wellenleiter o.a. eingesetzt werden. Falls eine Korrekturfaser verwendet wird, kann diese in einem Kreis oder nierenförmig gelegt werden, um so eine bessere Modenfilterung zu erreichen und damit die Qualität des Ausgangssignals weiter zu steigern. Die Verwendung einer Korrekturfaser eröffnet darüber hinaus gerätetechnische Möglichkeiten, die eine völlige Entkopplung der in den Scankopf integrierten Beleuchtungseinheit vom Rest des Strahlengangs erlauben (flexibles Gerätedesign, kompakte Bauform) - Weiter wird auf die Fig.7-10 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Ein wichtiger Aspekt ist, dass die Strahlvereinigungseinheit eine vorjustierte Baugruppe darstellt, die während der späteren Schritte der Systemintegration und bei der Geräteinstallation vor Ort beim Kunden oder auch, wenn Laser beim Kunden im Feld ergänzt / nachgerϋstet werden sollen, nicht weiter justiert zu werden braucht. Bei entsprechend genauer Ausführung der Faserstecker bleibt die Strahlüberlagerung beim Lösen und Stecken der Steckverbinder erhalten.
Fig. 4:
Hier ist in Fig. 4a ein Strahlvereiniger dargestellt, wobei der vereinigte
Ausgangsstrahl direkt als Ausgangsstrahl in das Mikroskop (den Scankopf) eingekoppelt wird.
In Fig.4b werden die Laser von mehreren Seiten eingekoppelt um eine kompaktere symmetrische und damit stabilere Bauform zu realisieren. Die Einkopplung kann auch in mehreren Ebenen, beispielsweise senkrecht und parallel zur Zeichenebene in den Strahlvereiniger erfolgen.
Fig. 5:
In dieser Ausführungsform ist wie weiter vorn schon erwähnt ein AOTF im
Strahlvereinigergehäuse mit angeordnet.
Um den temperaturempfindlichen AOTF an den günstigsten Ort im Scankopf zu platzieren, ist es auch denkbar, den Ein- und Ausgang des AOTF mit einer
Lichtleitfaser zu verbinden. Auf diese Weise kann der AOTF an beliebigen Positionen im Gehäuse montiert werden. Die ausgangsseitige Faser kann problemlos auf die optische Achse des Gesamtsystems gebracht werden.
Im Gegensatz zu den bisher meistens verwendeten Aufbauten können sowohl die
Ausgangsfaser als auch der AOTF für den Bereich von 400 nm bis 640 nm ausgelegt sein, und damit den gesamten sichtbaren Spektralbereich abdecken. Auch eine spektrale Abdeckung über diesen Bereich hinaus ist mit entsprechenden Bauteilen möglich.
Fig. 6 zeigt in Anknüpfung an Fig. 2 und 3 im Scankopf nach SV eine interne Korrekturfaser zur Übersetzung von Orts und Winkelfehlern in Intensitätsfehler. Die Linse L2 kann eine andere Brennweite als die Linse L1 haben und damit mit dieser zusammen als
Teleskop wirken (Strahlaufweitung).
Sämtliche Komponenten (Spiegeltreppe, AOTF, Faser mit Ein,- und Auskoppeloptik) sind getrennt am Gehäuse / Scankopf befestigt
Fig. 7 zeigt im Scankopf nach SV die interne Korrekturfaser zur Übersetzung von Orts und Winkelfehlern in Intensitätsfehler; im Gegensatz zu Abbildung 1 ist die Faser direkt mit der Spiegeltreppe verbunden, wodurch eine höhere Stabilität für die Einkopplung erreicht wird. Die Linse L2 kann wiederum eine andere Brennweite als die Linse L1 haben und damit mit dieser zusammen als Teleskop wirken (Strahlaufweitung; Spiegeltreppe und Faser bilden eine Einheit, der Linse L2 nachgeordnet.
Fig. 8 zeigt im Scankopf die interne Korrekturfaser zur Übersetzung von Orts- und Winkelfehlern in Intensitätsfehler; im Gegensatz zu Abbildung 2 ist die Faser wieder direkt mit der Spiegeltreppe und zusätzlich direkt mit dem AOTF verbunden. Die Linse L2 hat dieselbe Brennweite wie die Linse L1 , so dass eine 1 :1 Transformation des Strahldurchmessers von der Spiegeltreppe zum AOTF stattfindet. Die Verbindung an Spiegeltreppe und/oder AOTF kann als sog. „Pigtailing" ausgeführt sein (nicht lösbar), wodurch eine höhere Langzeitstabilität und kompaktere Bauform (justagefreie Präzisionssteckverbindung braucht mehr Platz (Bauraum)) für die Einkopplung erreicht wird, als auch prinzipiell trennbar an Linse L1 (Spiegeltreppe) und/oder an Linse L2 (Eingang AOTF). Fig. 9 zeigt im Scankopf die interne Korrekturfaser zur Übersetzung von Orts und Winkelfehlern in Intensitätsfehler; im Gegensatz zu Abbildung 8 ist zusätzlich am Ausgang des AOTF eine Faser fest mit dem System verbunden. Die Linse L2 kann eine andere Brennweite als die Linse L1 haben und damit mit dieser zusammen als Teleskop wirken (Strahlaufweitung). Die Verbindung an Spiegeltreppe und/oder AOTF kann wieder als sog. „Pigtailing" ausgeführt sein (nicht lösbar), wodurch eine höhere Langzeitstabilität und kompaktere Bauform (justagefreie Präzisionssteckverbindung braucht mehr Platz (Bauraum))für die Einkopplung erreicht wird als auch prinzipiell trennbar an Linse L1 (Spiegeltreppe) und/oder an Linse L2 (Eingang AOTF).
Die Trennstellen können durch präzise/hochgenaue Stecker justagefrei ausgelegt werden.
Fig. 10:
Der Strahlvereiniger SV kann einen weiteren, unbestückten Koppelport KP für einen weiteren Laser aufweisen.
Dieser kann sowohl als Freistrahleinkopplung (also ohne Kollimatorlinse) als auch als
Faserkopplung vorgesehen sein.
Die Strahlvereinigung der über den freien Koppelport eingekoppelten Laser kann dabei herkömmlich mit dichroitischen Teilerschichten, oder aber polarisationsoptisch und damit wellenlängenunabhängig umgesetzt werden.
Am Ausgang der Spiegeltreppe ist in diesem Fall eine schaltbare lambda / 2 Platte vorzusehen, um für reflektierte und transmittierte Strahlen gleiche
Polarisationsrichtung am Ausgang der Spiegeltreppe zu erhalten (zwingend für die nachfolgende Kopplung in den AOTF). Über die Integration eines solchen freien
Koppelport wird die Flexibilität der Lasereinkopplung deutlich erhöht; denkbar ist zum Beispiel die Kombination von Laserquellen gleicher Wellenlänge mit unterschiedlicher Leistung aus verschiedenen Modulen über diese Einheit
(Bleichlaser, Manipulationslaser) , oder auch breitbandig emittierende
Laserlichtquellen oder breitbandig durchstimmbare Laserlichtquellen zusätzlich einzukuppeln. Optional könnte zwischen Strahlvereinigung und AOTF bzw. Korrekturfaser bzw. in der Strahlvereinigung noch ein Filterrad eingebaut werden, um bei mehrfarbigen Lasern (z.B. Ar-Laser) gezielt nur eine Emissionslinie auszuwählen (nicht dargestellt) Auch Shutter zur Unterdrückung nicht verwendeter Laser können für jeden Port einzeln oder/und für alle Ports gemeinsam am Ausgang angebracht werden. Dies können sowohl sicherheitsrelevante Shutter (Lasersicherheit) als auch funktionale Shutter sein. Ziel dieser Shutter ist die vollständige Restlichtausblendung in entsprechend kritischen Anwendungen, bei denen die Unterdrückung durch einen AOTF nicht ausreicht (zum Beispiel bei der Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS)). Ein wesentliches Element der geschilderten Lösungsansätze ist unter anderem die hochgenaue und reproduzierbare Steckung der individuell fasergekoppelten Laser an die Strahlvereinigungseinheit. Die notwendige Präzisionssteckung kann u. a. auf drei möglichen Wegen erreicht werden.
a) Verwendung von hochpräzisen Fasersteckern mit separater Kollimationslinse. Die Buchsen am Strahlvereiniger und die Faserstecker selbst müssen in diesem Fall so präzise ausgeführt sein, dass sich der Lichtaustritt am Faserstecker bei jeder Steckung immer nahezu am gleichen Ort befindet, und der Strahl unter dem gleichen Winkel austritt - die Genauigkeit wird dabei durch die Forderungen des weiteren Strahlverlaufs hinter dem Strahlvereiniger vorgegeben. Um die Kollimation der Laserstrahlung in einem definierten Bereich zu halten, muss ebenfalls die axiale Position der Faser zur Kollimationsoptik entsprechend genau und reproduzierbar sein.
b) Verwendung von präzisen Fasersteckern mit integriertem Kollimator - ähnlich wie bei a), jedoch ist die Position der Faser zum Kollimator fixiert. Durch den im Stecker integrierten Kollimator muss nur der Winkel des Steckers zur optischen Achse sehr genau eingehalten werden, der Ort (laterale und axiale Position) ist wegen des parallelen Strahlengangs hinter dem Kollimator relativ unkritisch.
c) Faser-Faser-Steckung außerhalb der eigentlichen Strahlvereinigung. Die Glasfaser wird fest mit der Spiegeltreppe verbunden, bzw. wird nur einmal bei Erstmontage gesteckt. Die Strahlüberlagerung wird dabei entweder über eine Justage der Spiegeltreppe, oder über kinematische Lagerung des Faserendes durchgeführt. Das freie Ende der Faser wird mit einem Präzisions- Faserstecker versehen (z. B. FC-PC), so dass der fasergekoppelte Laser, der mit einem gleichartigen Faserstecker versehen ist, über eine Faserbuchse als Zwischenstück mit der fest am Strahlvereiniger montierten Faser verbunden werden kann (direkter Kontakt beider Faserkerne).

Claims

Patentansprüche
1.
Spiegeltreppe zur justagefreien Vereinigung mehrerer in den Strahlengang eines
Laser-Scanning-Mikroskopes einzukoppelnder Lichtquellen, bestehend aus einem
Gehäuse in dem sich die Spiegeltreppe befindet, das entweder direkt an einen Scankopf eines Laser-Scanning-Mikroskopes anbringbar ist und eine direkte optische Verbindung mit diesem aufweist oder an ein Mikroskopgehäuse anbringbar ist und eine optische Verbindung mit diesem aufweist oder direkt im Scankopf angeordnet ist.
2.
Spiegeltreppe nach Anspruch 1 , wobei das Gehäuse Koppelstellen zur Ankopplung mindestens einer Lichtleitfaser zur Einkopplung von Beleuchtungslicht aufweist.
3.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Koppelstellen im Gehäuse befinden.
4.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die Koppelstellen in der Gehäusewand befinden.
5.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse Koppelstellen zur Auskopplung mindestens einer Lichtleitfaser zur Auskopplung von Beleuchtungslicht aufweist.
6.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei am Gehäuse mindestens eine frei bestückbare Koppelstelle zur Ankopplung eines weiteren Lasers vorgesehen ist.
7.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem Gehäuse nachgeordnet ein AOTF im Strahlengang vorgesehen ist.
8.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Strahlvereiniger und AOTF im Scankopf angeordnet sind.
9.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei dem AOTF Lichtleitfasern vor- und/oder nachgeordnet sind.
10.
Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lichtleitfasern breitbandige Monomodefasern sind.
11.
Laser-Scanning-Mikroskop mit einer Spiegeltreppe nach einem der vorangehenden
Ansprüche.
PCT/EP2008/007687 2007-10-02 2008-09-16 Spiegeltreppe zur vereinigung mehrerer lichtquellen und laser-scanning-mikroskop WO2009046814A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/752,362 US20100254000A1 (en) 2007-10-02 2010-04-01 Mirror cascade for bundling a plurality of light sources and a laser-scanning microscope
US13/316,825 US20120229879A1 (en) 2007-10-02 2011-12-12 Mirror cascade for bundling a plurality of light sources and a laser-scanning microscope

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007047183.3 2007-10-02
DE102007047183A DE102007047183A1 (de) 2007-10-02 2007-10-02 Spiegeltreppe zur Vereinigung mehrerer Lichtquellen und Laser-Scanning-Mikroskop

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/752,362 Continuation US20100254000A1 (en) 2007-10-02 2010-04-01 Mirror cascade for bundling a plurality of light sources and a laser-scanning microscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009046814A1 true WO2009046814A1 (de) 2009-04-16

Family

ID=40155991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/007687 WO2009046814A1 (de) 2007-10-02 2008-09-16 Spiegeltreppe zur vereinigung mehrerer lichtquellen und laser-scanning-mikroskop

Country Status (3)

Country Link
US (2) US20100254000A1 (de)
DE (1) DE102007047183A1 (de)
WO (1) WO2009046814A1 (de)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5371694B2 (ja) 2009-10-26 2013-12-18 オリンパス株式会社 顕微鏡接続ユニットおよび顕微鏡システム
DE102010027540B4 (de) * 2010-07-16 2014-07-31 Toptica Photonics Ag Strahlvereinigungsvorrichtung
CN102853716A (zh) * 2012-08-29 2013-01-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种用于同波段不同波长激光合束对准的装置
US9232172B2 (en) 2013-11-04 2016-01-05 Christie Digital Systems Usa, Inc. Two-stage light modulation for high dynamic range
US9195122B2 (en) 2013-11-28 2015-11-24 Christie Digital Systems Usa, Inc. Light modulator system including relay optics for correcting optical distortions
DE102017207013A1 (de) * 2017-04-26 2018-10-31 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regelung von in eine Lochblende eingestrahlten Intensitäten und/oder spektralen Anteilen einer Strahlung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2153546A (en) * 1984-02-02 1985-08-21 Pilkington Perkin Elmer Ltd Optical filtering devices
DE10257237A1 (de) * 2001-12-10 2003-06-18 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur optischen Erfassung von in einer Probe angeregter und/oder rückgestreuter Lichtstrahlung
US20050249457A1 (en) * 2003-12-15 2005-11-10 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Device for generating a light beam including multiple wavelengths
EP1617268A2 (de) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit einem Beleuchtungsmodul
EP1686407A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-02 Olympus Corporation Konfokales Rastermikroskop mit austauschbarer Verbindungseinheit zu einer optischen Quelle und einem Detektor
EP1780572A1 (de) * 2003-07-11 2007-05-02 CARL ZEISS JENA GmbH Anordnung zur Erfassung der Beleuchtungsstrahlung in einem Laser-Scanning-Mikroskop

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19633185C2 (de) 1996-04-16 2000-06-15 Leica Microsystems Mehrfarbige Punktlichtquelle für ein Laserscanmikroskop
EP0894278B1 (de) * 1996-04-16 2004-11-03 Leica Microsystems Heidelberg GmbH Punktlichtquelle für ein laserscanmikroskop und verfahren zum einkoppeln von mindestens zwei lasern unterschiedlicher wellenlänge in ein laserscanmikroskop
US6631226B1 (en) * 1997-01-27 2003-10-07 Carl Zeiss Jena Gmbh Laser scanning microscope
DE19758744C2 (de) 1997-01-27 2003-08-07 Zeiss Carl Jena Gmbh Laser-Scanning-Mikroskop
JP2003270543A (ja) 2002-03-14 2003-09-25 Yokogawa Electric Corp 共焦点用光スキャナ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2153546A (en) * 1984-02-02 1985-08-21 Pilkington Perkin Elmer Ltd Optical filtering devices
DE10257237A1 (de) * 2001-12-10 2003-06-18 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur optischen Erfassung von in einer Probe angeregter und/oder rückgestreuter Lichtstrahlung
EP1780572A1 (de) * 2003-07-11 2007-05-02 CARL ZEISS JENA GmbH Anordnung zur Erfassung der Beleuchtungsstrahlung in einem Laser-Scanning-Mikroskop
US20050249457A1 (en) * 2003-12-15 2005-11-10 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Device for generating a light beam including multiple wavelengths
EP1617268A2 (de) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Lichtrastermikroskop mit einem Beleuchtungsmodul
EP1686407A1 (de) * 2005-01-27 2006-08-02 Olympus Corporation Konfokales Rastermikroskop mit austauschbarer Verbindungseinheit zu einer optischen Quelle und einem Detektor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007047183A1 (de) 2009-04-09
US20100254000A1 (en) 2010-10-07
US20120229879A1 (en) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0662273B1 (de) Videoprojektionssystem
DE102010031674B4 (de) Kopplungseinheit für Lichtwellenleiter
DE102007028337B4 (de) Strahlvereiniger und eine Lichtquelle mit einem derartigen Strahlvereiniger
WO2009046814A1 (de) Spiegeltreppe zur vereinigung mehrerer lichtquellen und laser-scanning-mikroskop
DE2745940B2 (de) Optischer Übertragungskörper
EP0265918B1 (de) Optisches Breitband-Nachrichtenübertragungssystem, insbesondere im Teilnehmeranschlussbereich
DE102012202177B3 (de) Freistrahloptische Faser-zu-Faser-Kopplungsvorrichtung
DE10240057B4 (de) Optischer Multiplexer und Demultiplexer für optische Fasern mit großer numerischer Apertur
EP0416640A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines optischen Verschmelzkopplers und danach hergestellter Koppler
EP1378074B1 (de) Vorrichtung und eine anlage zur optischen übertrangung von daten zwischen satelliten
DE3741284C2 (de) Faseroptischer Mehrfachkoppler
WO2008006402A1 (de) Steckverbinder
WO2008086792A1 (de) Laserscanmikroskop und strahlvereinigende optische baugruppe
EP1111740A2 (de) Anordnung zur Übertragung von Pumplicht hoher Leistung
WO2001029993A1 (de) Einrichtung zur kompensation der chromatischen dispersion in einem lichtwellenleiter
DE3149616A1 (de) Optischer depolarisator
WO2005059619A1 (de) Vorrichtung zur bereitstellung eines laserlichtstrahls
DE102007007655A1 (de) Mikroskop
DE10055189A1 (de) Add-Drop-Multiplexer in All-Faser-Anordnung
DE10361177A1 (de) Vorrichtung zur Bereitstellung eines Laserlichtstrahls
DE102008020805B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern sowie System und Verfahren zur bidirektionalen Dämpfungsmessung von Lichtwellenleitern
DE102012016410B4 (de) Konfokalmikroskop
EP0259909A2 (de) Optischer Sender mit einem Halbleiterlaser und einem externen Resonator
WO2005059595A2 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines mehrere wellenlängen umfassenden lichtstrahls
EP0529357A1 (de) Wellenleiterkopplung mittels Hologramm

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08837468

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08837468

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1