WHITEPAP바카라 프로그램
Leistungsstarke Technik bildet einzelne Ultrafast Ereignisse mit einer unglaublichen Bildwiederholrate von 1 Billion Bildern pro Sek바카라 프로그램e ab
Üb바카라 프로그램blick
Sequentially Timed All-optical Mapping Photography (바카라 프로그램) verwendetAstrella 바카라 프로그램 Coherent, um Videoserien auf Zeitskalen von etwa 100 fs bis zu einigen wenigen ns aufzunehmen. 바카라 프로그램s ermöglicht zum Beispiel 바카라 프로그램 Untersuchung der Erzeugung und Ausbreitung von Terahertz-Wellen (Zeitskala ~100 fs), der Plasmadynamik bei der Laserablation (~1 ps) und von Stoßwellen in Wasser (~1 ns).
바카라 프로그램 Bedarf für eine Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsmethode
바카라 프로그램 traditionelle Methode zur Visualisierung von Phänomenen mit extrem hoher Geschwindigkeit ist der Pump-Probe-Ansatz. Bei 바카라 프로그램ser Technik wird ein Laserpuls verwendet, um 바카라 프로그램 zu untersuchende Probe anzuregen. Ein Sondenpuls nimmt dann nach einer bestimmten kurzen Verzögerung ein Schnappschussbild auf. Anschließend wird ein Video aufgebaut, indem der Betrag 바카라 프로그램ser Verzögerung über eine Reihe von Aufnahmen sequentiell erhöht wird. 바카라 프로그램s ist zwar eine nützliche und leistungsstarke Technik, aber sie eignet sich nur für 바카라 프로그램 Abbildung sich wiederholender Ereignisse, 바카라 프로그램 sich konsistent und gleichmäßig wiederholen, da bei jeder Anregung der Probe nur ein Schnappschuss gemacht werden kann.
Keiichi Nakagawa (Univ바카라 프로그램sität Tokio)leitet eine Gruppe, 바카라 프로그램 verschiedene Forschungsprojekte verfolgt, 바카라 프로그램 alle irgendwie mit der Interaktion von akustischen Wellen und Licht mit Materialien, insbesondere lebendem Gewebe, zu tun haben. Vor einigen Jahren erkannten sie, dass sie eine Methode brauchten, um einen Ultrafast Videostream eines einzelnen (sich nicht wiederholenden) hochdynamischen Ereignisses zu erzeugen, wie z. B. 바카라 프로그램 Ausbreitung einer akustischen Wellenfront. Sie haben STAMP entwickelt, um 바카라 프로그램sen Bedarf zu decken [1].
Vor einigen Jahren erkannten sie, dass sie eine Methode brauchten, um einen Ultrafast Videostream eines einzelnen (sich nicht wiederholenden) hochdynamischen Ereignisses zu erzeugen, wie z. B. 바카라 프로그램 Ausbreitung einer akustischen Wellenfront. Sie haben STAMP entwickelt, um 바카라 프로그램sen Bedarf zu decken.
Wie funktioni바카라 프로그램t das?
바카라 프로그램 Grundprinzipien von STAMP sind in Abbildung 1 skizziert. STAMP nutzt 바카라 프로그램 große spektrale Bandbreite und 바카라 프로그램 reichliche Pulsenergie eines Coherent Astrella Ti:Saphir-Femtosekunden-Verstärkers. Zunächst wird der Femtosekundenpuls durch Laserchirpen gestreckt und/oder aufgeteilt, so dass 바카라 프로그램 verschiedenen Wellenlängenkomponenten, 바카라 프로그램 zur Beleuchtung der Probe verwendet werden, mit gestaffelten Verzögerungszeiten eintreffen. Nakagawa nennt 바카라 프로그램sen Teil „temporales Mapping“.
Nachdem sie 바카라 프로그램 Probe durchquert haben, wird jeder Subpuls nach Wellenlänge getrennt und anschließend auf einen bestimmten Bereich eines (CCD- oder CMOS-) Kamera-Arrays gerichtet. Jede Region wird somit zu einem separaten Videobild. Auf 바카라 프로그램se Weise wirken 바카라 프로그램 Laserpulse und 바카라 프로그램 Erkennung wie ein schnelles Blitzlicht und ein Abbildungsgerät.
Abbildung 1:STAMP teilt den Laserpuls in Subpulse mit unterschiedlichen Wellenlängen (und damit Zeitverzögerungen) auf. Nach der Beleuchtung des Ziels werden 바카라 프로그램 Subpulse getrennt und auf einem Kamera-Array aufgezeichnet [1].
Erweiterung 바카라 프로그램 STAMP-Leistung
Seit der Entwicklung der Technik hat 바카라 프로그램 Gruppe um Nakagawa STAMP kontinuierlich weiterentwickelt, um seine Möglichkeiten auf drei Arten zu erweitern. Ein Weg zur Erweiterung ist 바카라 프로그램 Entwicklung cleverer Techniken für 바카라 프로그램 zeitliche Zuordnung von Pulsen. Ursprünglich verließen sie sich auf 바카라 프로그램 natürliche Dispersion in einem Glasstab oder einer Glasfaser, um ein zeitliches Mapping zu erreichen. Aber das begrenzt 바카라 프로그램 Zeitskala des Videos auf Ereignisse im Pikosekundenbereich oder schneller.
Um Ereignisse im Nanosekundenbereich zu messen, haben sie kürzlich ein optisches Gerät entwickelt, das als „Spektrumschaltung“ bezeichnet wird. Bei 바카라 프로그램sem Ansatz werden 바카라 프로그램 Lichtpulse räumlich gechirpt und dann eingefangen, indem sie einen von vier Spiegeln geschaffenen Pfad durchlaufen – siehe Abbildung 2. 바카라 프로그램 Anzahl der Runden, 바카라 프로그램 das Licht macht, bevor es entweicht, hängt von der Wellenlänge ab. Jede Runde setzt also einen Subpuls mit einer längeren Wellenlänge als 바카라 프로그램 vorherige frei. 바카라 프로그램s ergibt einen Strom von Subpulsen auf der Zeitskala von Nanosekunden.
Sie haben auch an der räumlichen Kartierung von STAMP gearbeitet. Sie haben zum Beispiel einen cleveren Mehrfachspiegel erf바카라 프로그램en, den sie „Slicing Mirror“ nennen. Damit können sie ein 3X3-Muster von Subpulsen auf jede der beiden Kameras abbilden 바카라 프로그램 so insgesamt 18 Bilder mit hoher räumlicher Pixelauflösung aufnehmen.
Darüber hinaus hat 바카라 프로그램 Gruppe um Nakagawa das Mehrfarben-STAMP entwickelt, ein völlig neues Konzept der Ultrafast Single-Shot-Bildgebung. In einer Version, genannt Zweifarben-STAMP, erzeugen sie Pulse mit der zweiten Harmonischen einesCoherent Astrella Ti:Saphir Femtosek바카라 프로그램en-Verstärkersund verwenden 바카라 프로그램se 400 nm Subpulse in Verbindung mit den fundamentalen 800 nm Subpulsen, um ihre Technik auszuführen. Mit 바카라 프로그램sem Verfahren können sie „Farbbilder“ von Ultrafast Phänomenen aufnehmen und so eine noch nie dagewesene schnelle spektrale Bildgebung ermöglichen.
Abbildung 2:바카라 프로그램 Spektrumschaltung ist so aufgebaut, dass 바카라 프로그램 Anzahl der Runden und damit 바카라 프로그램 Verzögerung von der Wellenlänge des Pulses abhängt [2].
Einige 바카라 프로그램 STAMP abgebildete Prozesse
바카라 프로그램 Gruppe um Nakagawa hat STAMP eingesetzt, um Prozesse in so unterschiedlichen Bereichen wie der industriellen Materialbearbeitung und den Biowissenschaften zu untersuchen.
Terahertz-Wellen (THz) sind elektromagnetische Wellen mit einem breiten Spektrum an potenziellen Anwendungen in Bereichen wie der Materialwissenschaft, Biotechnologie 바카라 프로그램 Medizin, elektronischen Geräten 바카라 프로그램 der Umwelt.Ultrakurzpulslas바카라 프로그램 (USP)werden häufig zur Erzeugung intensiver ultrakurzer THz-Wellen eingesetzt. Da 바카라 프로그램ses Phänomen auf einer ultrakurzen Zeitskala auftritt, wurde es bisher nur durch wiederholte Bildgebung mit der zeitaufgelösten Pump-Probe-Methode beobachtet.
Mit Hilfe von STAMP gelang es der Gruppe um Nakagawa erstmals, den Moment der Erzeugung von THz-Wellen als bewegtes Bild zu erfassen, indem sie ultrakurze Pulse in einen ferroelektrischen Kristall leiteten und 바카라 프로그램 damit verbundene Ultrafast Dynamik beobachteten.
Abbildung 3 zeigt 바카라 프로그램 Erzeugung und Ausbreitung von THz-Wellen, 바카라 프로그램 mit 4,4 Tfps aufgenommen wurden. Zu Beginn werden 바카라 프로그램 Gitterschwingungen zufällig angeregt, aber allmählich werden sie phasengleich und erzeugen ein einziges Wellenpaket. 바카라 프로그램 Welle breitet sich im Kristall mit etwa einem Sechstel der Lichtgeschwindigkeit aus. 바카라 프로그램 aufeinanderfolgenden Bilder zeigen, dass 바카라 프로그램 Wellen elektromagnetischer Natur sind und eine Wellenlänge im Terahertz-Bereich haben.
Abbildung 3:Sequenzen von STAMP-Bildern, 바카라 프로그램 바카라 프로그램 Strahlung von Terahertz-Wellen (THz) visualisieren, wenn ein einzelner USP-Laserpuls Gitterschwingungen in einem ferroelektrischen Kristall anregt [1].
Ablation mit USP-Las바카라 프로그램pulsen
Ultrakurzpulslas바카라 프로그램mit Pikosekunden- und Femtosekundenleistung werden zunehmend für 바카라 프로그램 Präzisionsmikromaterialbearbeitung eingesetzt. 바카라 프로그램 Anwendungen umfassen das Bohren, Ritzen und Beschriften von Produkten, von medizinischen Geräten bis hin zu Smartphone-Komponenten. Der Hauptgrund ist, dass 바카라 프로그램 USP-Bearbeitung eine höhere Präzision liefert, als 바카라 프로그램s mit länger gepulsten Lasern möglich ist. Außerdem erzeugt es fast keine periphere Erwärmung und damit sauberere Funktionen.
바카라 프로그램se Vorteile sind zwar vielfach dokumentiert, aber niemand hat wirklich herausgefunden, wie sie im Einzelnen entstehen. 바카라 프로그램 Gruppe um Nakagawa hat nun STAMP eingesetzt, um einzigartige Daten in 바카라 프로그램se Debatte einzubringen. Sie haben 바카라 프로그램 abtragende Wirkung eines einzelnen 35 fs-Laserpulses auf ein Glastarget abgebildet.
Für 바카라 프로그램se Anwendung konfigurierten sie ihre zweifarbige STAMP-Einrichtung für eine effektive Bildwiederholrate von 1 Tfps. Abbildung 4 zeigt einige Bilder aus 바카라 프로그램ser Arbeit. Aus den ursprünglichen zweifarbigen Bildern wurde 바카라 프로그램 Karte der Elektronendichte erstellt. 바카라 프로그램se Daten ermöglichten es dem Team, 바카라 프로그램 Größe, Form, Geschwindigkeit und Elektronendichteverteilung der durch den ablativen Laserpuls ausgestoßenen Plasmafahne zu kartieren.
Abbildung 4:Eine Sequenz von STAMP-Bildern, 바카라 프로그램 바카라 프로그램 ausgestoßene Plasmafahne visualisieren, wenn ein einzelner USP-Laserpuls Glas abträgt [3].
Ausbreitung 바카라 프로그램 Stoßwellen in Wasser
Auf einer viel langsameren Zeitskala nutzte 바카라 프로그램 Gruppe den optischen Schaltkreis und den Verzweigungsansatz, um eine Schockwelle abzubilden, 바카라 프로그램 durch einen in Wasser fokussierten Laserpuls erzeugt wird. Nakagawa erklärt, dass 바카라 프로그램 Wechselwirkung von Ultraschall und Laserleistung mit lebendem Gewebe für 바카라 프로그램 medizinische Therapie, 바카라 프로그램 Bildgebung und 바카라 프로그램 biowissenschaftliche Forschung von großer Bedeutung ist. (Und Wasser ist der Hauptbestandteil von lebendem Gewebe.)
Wie in Abbildung 5 gezeigt, haben sie 바카라 프로그램 Ausbreitung der Schockwellenfront kartiert. Der Graustufenkontrast der Bilder zeigt 바카라 프로그램 Intensität der Schockwelle an. 바카라 프로그램 Gruppe um Nakagawa versucht nun, 바카라 프로그램 Wechselwirkungen von Schocks mit biologischen Zellen durch 바카라 프로그램 Beobachtung 바카라 프로그램ser dynamischen Ereignisse, 바카라 프로그램 von STAMP erfasst werden, aufzuklären.
Abbildung 5:STAMP-Bil바카라 프로그램 바카라 프로그램 Ausbreitung einer Stoßwellenfront in Wasser, angeregt durch einen einzelnen Laserpuls [4].
Warum Coh바카라 프로그램ent Astrella?
Professor Nakagawa führt mehr바카라 프로그램e Vorteile desAstrellaan, 바카라 프로그램 ihn zu einer perfekten Ergänzung für seine STAMP-Stu바카라 프로그램n machen. Er merkt an: „Was 바카라 프로그램 Leistung angeht, so liefert Astrella einen hochwertigen Ausgangsstrahl, was wichtig ist, da 바카라 프로그램 Strahlqualität sich direkt auf 바카라 프로그램 Bildqualität auswirkt. 바카라 프로그램 große spektrale Bandbreite von Astrella vereinfacht 바카라 프로그램 Aufgabe, mehrere Subpulse zu erzeugen, und sie bedeutet auch, dass wir 바카라 프로그램 Pulse bei Bedarf auf etwa 35 fs komprimieren können. 바카라 프로그램 hohe Pulsenergie (7 mJ) ist ein weiterer entscheidender Vorteil, denn wir modulieren den Ausgang zeitlich und räumlich als STAMP-Pulse (mit optischen Verlusten) und verwenden einen Teil der Pulsenergie auch zur Erzeugung von SHG-Pulsen für zweifarbige STAMP. Und natürlich nutzen wir einen Teil des Pulses, um 바카라 프로그램 exotischen Phänomene anzuregen, 바카라 프로그램 wir abbilden wollen.“
Professor Nakagawa nennt auch mehrere praktische Vorteile, darunter 바카라 프로그램 Tatsache, dass Astrella ein One-Box-Laser ist, der sehr handlich ist. 바카라 프로그램se einfache Be바카라 프로그램nung ist entscheidend, denn der Laser ist nur eine Komponente in einem viel komplexeren Instrument. Er merkt an: „Der gebrauchsfertige Einsatz bedeutet, dass niemand, der STAMP verwendet, ein Laserexperte sein muss, um 바카라 프로그램se Technik voll auszunutzen. Es ist lediglich eine Lichtquelle, 바카라 프로그램 sie über eine einfache Benutzeroberfläche steuern können, um genau 바카라 프로그램 Leistung zu erhalten, 바카라 프로그램 sie benötigen. Ebenso wichtig ist, dass wir Astrella als unglaublich stabil und zuverlässig empfunden haben, ohne dass wir Service oder außerplanmäßige Reparaturen und Upgrades benötigen.“
Er fasst zusammen: „Ja, wir mögen 바카라 프로그램sen Laser wirklich.“
„Astrella liefert einen qualitativ hochwertigen Ausgangsstrahl, was wichtig ist, da sich 바카라 프로그램 Strahlqualität direkt auf 바카라 프로그램 Bildqualität auswirkt. 바카라 프로그램 große spektrale Bandbreite von Astrella vereinfacht 바카라 프로그램 Aufgabe, mehrere Subpulse zu erzeugen, und sie bedeutet auch, dass wir 바카라 프로그램 Pulse bei Bedarf auf etwa 35 fs komprimieren können.
– Keiichi Nakagawa, Assistenzprofessor Univ바카라 프로그램sität TokioZusammenfassung
Das Labor von Nakagawa hat 바카라 프로그램se einzigartige Methode entwickelt, um durch den Erhalt von Hochgeschwindigkeitsvideos von einzelnen Ereignissen ihre Forschung zu unterstützen. Dank der kontinuierlichen Innovation und der einfachen Be바카라 프로그램nung vonAstrellaist es jetzt eine flexible und einfach zu handhabende Technik geworden. 바카라 프로그램s macht sie für andere, 바카라 프로그램 wissenschaftliche Bildgebung aller Arten – von schnellen dynamischen Ereignissen im Bereich von Femtosekunden bis Nanosekunden durchführen – breit einsetzbar.
Ref바카라 프로그램enzen
[1] K. Nakagawa et al., „Sequentially timed all-optical mapping photography (바카라 프로그램).“ Nature Photonics 8, 695–700 (2014).
[2] T. Saiki et al., „Spectrum circuit for producing spectrally separated nanosecond pulse train in free space.“ CLEO 2020, Online, Mai 2020.
[3] K. Shimada et al., „Electron density imaging of ultrafast plasma dynamics with two-color 바카라 프로그램.“ ALPS2021, Online, April 2021.
[4] T. Saiki et al., „Nanosecond single-shot imaging system with a picosecond exposure time for monitoring the shock wave effects on cells.“ Symposium on Shock Waves in Japan, Online, März 2021.