Диссертация (1103411), страница 24
Текст из файла (страница 24)
По представленной на рисунке 3.5.2.б карте, мыоценили размер тела нейрона в 6-8 мкм (темные пятна), что соответствуетлитературным данным [89].Однойизважнейшихобластейголовногомозгаявляетсягиппокамп.Предположительно, гиппокамп выделяет и удерживает в потоке внешних стимуловважную информацию, выполняя функцию хранилища кратковременной памяти ипоследующего еѐ перевода в долговременную. Механизм его функционированияявляется интереснейшим предметом исследования [64,89], исследование морфологиии строения нейронной сети гиппокампа может дать ответ о том, как формируетсяпамять и какие структурные единицы в мозге отвечают за нее.
Поэтому задачавизуализации этой области мозга является очень актуальной. На рисунке 3.5.2.г и3.5.2.д показаны карты области мозга с гиппокампом. Непосредственно в гиппокампетела нейронов расположены очень плотно друг к другу, поэтому эта область беднамиелином и не приводит к генерации КАРС-сигнала. Продолговатая темная областьна записанных картах (рис.3.5.2,г 3.5.2.д) ассоциируется нами с группой нейронов,формирующихгиппокамп.Наполученныхкартахразличимыструктурныеособенности тканей с размером порядка 2 мкм. Очевидные оценки показывают, чтоиспользование микроскопных объективов с большим увеличением и числовойапертурой позволит улучшить пространственное разрешение и при использованииимпульсов накачки в видимой области спектра реализовать нелинейно-оптическуюКАРС-микроскопию с субмикронным разрешением.Таким образом, нами продемонстрирована возможность получения изображенийтканей мозга лабораторной мыши методикой КАРС-микроскопии с использованием- 120 фемтосекундной лазерной системы на базе МС световодов и нелинейно-оптическихкристаллов.
Спектральная компрессия импульсов накачек в кристаллах PPLN и LBOв процессе удвоения оптической частоты повышает эффективность и химическуюселективность микроспектроскопии на основе когерентного комбинационногорассеяния света.Выводы к главе1.Показано,чтоиспользованиефазово-модулированныхимпульсовпозволяет реализовать фазовый контроль процесса когерентного антистоксоварассеяния света, который может быть визуализирован через интерференциюкогерентного рамановского сигнала с нерезонансным фоном, формирующим профильФано в зависимости общего сигнала КАРС от задержки между возбуждающимиимпульсами. Продемонстрирована возможность использования методики фазовогомодулирования импульсов накачки для осуществления КАРС-спектроскопии сильнорассеивающих сред со спектральным разрешением не хуже 20 см-1.2.Продемонстрировано,чтосветоводствердотельнойсердцевинойдиаметром 8.2 мкм может быть использован для доставки фазово-модулированныхимпульсов для проведения КАРС-спектроскопии со спектральным разрешениемоколо 20 см-13.Показано, что полое ФК волокно с диаметром сердцевины 15 мкм вобласти аномальной дисперсии может сжимать пречирпированные импульсымикроджоулевого уровня с центральной длиной волны 1070 нм от начальных 510 фсдо 110 фс, обеспечивая тем самым пиковую мощность порядка 5 МВт на выходе изволокна, что при фокусировке в пятно размером 4 мкм позволяет осуществитьлокальное фоторазрушение тканей головного мозга.4.ПродемонстрированоспектральноесжатиевМСсветоводефемтосекундных импульсов от Cr:forsterite лазера на длине волны 1.25 мкм с 240 см-1до 65 см-1 (коэффициент сжатия - 3.7) для формирования волны накачки вспектроскопиикогерентногорамановскогорассеяниясвета.Показано,что- 121 последовательноеиспользованиепроцессовсолитонногосамосдвигачастотыфемтосекундных импульсов от Cr:forsterite лазера в МС-волокнах, и оптическогоудвоения частоты в нелинейно-оптических кристаллах позволяет получить источниксверхкоротких импульсов с частой повторения 20 МГц, варьируемой длительностьюот 80 до 580 фс и перестраиваемой длиной волны от 680 до 1800 нм.5.Экспериментально продемонстрировано нелинейное формирование одно-,двух- и трехпичковой структуры огибающей сверхкороткого импульса при удвоениичастоты импульсов фемтосекундного излучения с длиной волны 1.25 мкм в кристаллениобата лития с периодической доменной структурой, что может быть использованодля повышения спектрального разрешения методики КАРС-спектроскопии за счетразделения по времени нерезонансного и резонансного вкладов в нелинейнооптический сигнал.6.Показано,чтотехникаКАРС-спектроскопиисиспользованиемнеусиленного фемтосекундного излучения и источника перестраиваемых импульсовна базе микроструктурированных волокон позволяет измерять амплитуду, времядефазировки и параметры оптической нелинейности оптических фононов всинтетическихалмазныхпленках.Такжепродемонстрированатрехмернаявизуализация с пространственным разрешением около 1 мкм распределенияплотности когерентных оптических фононов в алмазных пленках с использованиемметодики КАРС-микроспектроскопии с импульсами, имеющими специальныепрофили огибающей интенсивности.7.Нами продемонстрирована безмаркерная визуализация распределениялипидов в срезе мозга лабораторной мыши методикой КАРС-микроскопии сиспользованием фемтосекундной лазерной системы на базе МС световодов инелинейно-оптических кристаллов.
Спектральная компрессия импульсов накачек вкристаллах PPLN и LBO в процессе удвоения оптической частоты повышаетэффективность и химическую селективность микроспектроскопии на основекогерентного комбинационного рассеяния света.Глава 4. Когерентные взаимодействия сверхкоротких лазерныхимпульсов ближнего и среднего инфракрасного диапазонов длядистанционного зондирования газовых средРаспространенные на сегодняшний день техники дистанционного зондированияосновываются на сборе и детектировании некогерентного рассеянного света, чтосильноограничиваетихчувствительность[15,150,162].Впоследниегодыпредложены новые перспективные подходы на базе когерентного комбинационного(рамановского) рассеяния света [165,166] и терагерцовой [245] спектроскопии.Когерентные методы зондирования из-за направленного характера формированиясигнала обладают несомненным преимуществом по чувствительности, однако,формируемый сигнал в обратном направлении является очень слабым, что сильноограничивало применение подобных методик.
Возможность контролируемымобразом формировать в атмосфере направленный источник пространственнокогерентного излучения, который испускает свет точно в направлении детектора,может привести к революционным изменениям в методиках дистанционногозондирования[25,26].Внедавноопубликованнойработе[20]былапродемонстрирована такая возможность. Экспериментально показана удаленнаягенерация лазерного излучения на длине волны 845 нм в атмосфере - в этом случаеиспользовались возбужденные атомы кислорода в качестве усиливающей среды, анакачка осуществлялась пикосекундными УФ лазерными импульсами на длине волны226 нм.Вынужденноеизлучениеатомарногокислородаподдействиемнакачкиинтенсивными УФ лазерными импульсами впервые наблюдалось в работе [177], чтопозволило позже продемонстрировать генерацию пучка света, обладающего всемисвойствами лазерного излучения, непосредственно в открытой атмосфере.
Вэкспериментах [177] в качестве накачки использовались лазерные импульсыдлительностью 5 нс c энергией 3 мДж на длине волны 226 нм. Эти импульсыодновременнофотодисоциировалимолекулярныйкислородивозбуждалиобразующиеся атомы с основного уровня 2p3P на уровень 3p3P, приводя к инверсиинаселенности и последующей генерации вынужденного излучения на длине волны- 123 845 нм на переходе 3p3P→3s3S. Эта работа в начале 1990-ых годов инициироваладальнейшее детальное исследование свойств генерирующегося в такой схемевынужденного излучения для целей его использования как инструмента диагностикипламѐн и газовых потоков.
Были проанализированы зависимости генерируемогоизлучения от давления газа и мощности накачки, а также проведены исследованиякинетики относительных населенностей уровней [246].Рис.4.1. Концептуальная схема дистанционного зондирования атмосферы набазе сформированного в воздухе удаленного лазерного источника света.Спустя два десятилетия после этих пионерских работ интерес к данной тематикевозродился с новой силой, мотивированный разработкой новых химическиселективных методик дистанционного зондирования атмосферного воздуха [25].Генерируемое в свободном пространстве лазерное излучение представляетсямногообещающим и перспективным инструментом для широкого класса полностьюоптических методов и схем когерентного дистанционного детектирования, когдастрого направленный лазерный пучок может быть сформирован в атмосферномвоздухе непосредственно рядом с исследуемым объектом (рис.4.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
