BIPD-Filter für Brillouin-Spektroskopie
Der BIPD-Filter von spectō photonics ist ein kompaktes optisches System zur Durchführung der Brillouin-Spektroskopie. BIPD bedeutet „Birefrigent-Induced Phase Delay“, also durch eine Doppelbrechung induzierte Phasenverschiebung.
Dieses Bauteil wird verwendet, um das elastische Hintergrundlicht, welches unter anderem von der Rayleigh-Streuung stammt, zu unterdrücken. Dies ermöglicht die Erfassung von den sehr schwachen Brillouin-Effekten. Durch die hohe Unterdrückungsfähigkeit und der robusten Konstruktion ist dieses Gerät die perfekte Wahl für Brillouin-Spektroskopie.
Hauptmerkmale
- Ultrahohe Unterdrückung von Rayleigh-Licht
- Gleichzeitiges Messen von Brillouin und Raman-THz
- Abstimmbar in einem weitem Wellenlängenbereich
- Hohe Stabilität für lange Messungen
Eigenschaften
Mit seiner kompakten Größe von 10 cm x 8 cm x 17 cm und dem Konzept des Common-Path, also dem gemeinsamen Strahlengang, kann dieser Filter komfortabel in bereits bestehende Mikroskop- und Spektrometer-Aufbauten integriert werden, um die Brillouin-Spektroskopie durchzuführen. Der Filter kann in weniger als einer Sekunde auf jede Laserfrequenz von VIS bis NIR getunt werden, bei einer Arbeitswellenlänge zwischen 450 bis 900 nm. Mit dem BIPD-Filter kann ein Frequenzbereich von 0,1-100 cm-1 vermessen werden, wodurch sich der spektrale Bereich der Raman-THz-Spektroskopie erschließt.
Anwendungen der Brillouin-Spektroskopie
Mit der Brillouin-Spektroskopie kann eine zerstörungs- und markierungsfreie, sowie eine biomechanische Charakterisierung subzellulärer Strukturen in lebenden Zellen erfolgen und zudem können Veränderungen bei externen Stimuli oder intrazellulären Flüssig-zu-Festphasen-Übergängen erfasst werden. Anwendungsbereiche umfassen zum Beispiel die Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und die Diagnose von Krebserkrankungen.
Technischer Hintergrund
Funktionsweise des BIPD-Filters
Das Herzstück des BIPD-Filters ist der doppelbrechende Kristall in Kombination mit dem Flüssigkristall. Wandert das Licht durch den doppelbrechenden Kristall (ausgerichtet senkrecht zur Ausbreitungsrichtung mit einem Winkel von 45° zur Eingangspolarisation), so erfährt das Licht eine Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Es resultiert eine Veränderung der Polarisation. Da die Brillouin- und Rayleigh-Streuung unterschiedliche Polarisation aufweisen, kann die Rayleigh-Streuung unter Verwendung des Flüssigkristalls unterdrückt werden.
In der folgenden Publikation wird die Funktionsweise genauer erklärt:
Antonacci, G., Vanna, R., Ventura, M. et al. Birefringence-induced phase delay enables Brillouin mechanical imaging in turbid media. Nat Commun 15, 5202 (2024).
Kurzüberblick zur Brillouin-Spektroskopie
Die Brillouin-Spektroskopie ist eine optische Methode zur Bestimmung biomechanischer Eigenschaften wie Viskosität oder Phasenübergänge. Dabei werden die lebenden biologischen Proben zerstörungs- und markierungsfrei vermessen. Das Licht tauscht Energie mit akustischen Phononen der Probe aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit und Lebensdauer hängen von den viskoelastischen Eigenschaften des zu untersuchenden Systems ab. Die erhaltenen Stokes und Anti-Stokes Brillouin Peaks sind typischerweise um einige Gigahertz (GHz) vom elastischen Rayleigh Peak verschoben.
Wird die Brillouin-Spektroskopie mit Raman-Spektroskopie kombiniert, so können gleichzeitig die mechanischen, strukturellen und chemischen Eigenschaften, in selbst trüben Medien, erhalten werden.
Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt „Ausgewählte Paper“ in der rechten Spalte.
Technical specifications
| Operating wavelengths | 400 nm - 900 nm |
| Transmission efficiency | < 2 dB* |
| Free spectral range | 0.5 - 200 cm-1** |
| Extinction ratio | > 45dB |
| Spectral bandwith | < 50 MHz (<0.01 cm-1 |
| Dimension | 10 x 8 x 17 cm³ |
| Weight | 3 kg |
| Optical I/O | free space / fiber |
| Working temperature | 15°C to 35°C |
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