Un modulateur de front d’onde en cascade avec une double plaque de phase déformable permet une intégration directe AO dans les microscopes existants


Optique adaptative avec éléments de correction en cascade

(a) Structure schématique du microscope à fluorescence développé, qui contient le nouveau module AO, qui se compose de deux DPP en cascade. (b) Vue détaillée de la section transversale des DPP en cascade. Le premier DPP est optimisé pour la correction des écarts de lumière avec faible fréquence spatiale de la lumière avec de grandes amplitudes, et le second est optimisé pour la correction des hautes fréquences (similaire aux systèmes woofer / tweeter enceintes hi-fi). (c) Images enregistrées expérimentalement de microsphères fluorescentes avec et sans correction d’aberration en utilisant le module AO développé. Crédit photo: SPIE

La microscopie est le cheval de bataille de la recherche contemporaine en sciences de la vie et permet l’investigation morphologique et chimique des tissus vivants avec une résolution spatiale et temporelle toujours plus grande. Bien que les microscopes modernes soient de véritables merveilles technologiques, de minuscules écarts par rapport aux conditions d’imagerie idéales conduisent toujours à des aberrations optiques qui détériorent rapidement la qualité de l’. Un décalage entre les indices de réfraction de l’échantillon et son milieu d’immersion, des écarts d’épaisseur des porte-échantillons ou des lamelles, les effets du vieillissement sur l’instrument – de tels écarts peuvent se manifester sous la forme d’aberrations sphériques et d’erreurs de focalisation. En particulier pour l’imagerie des tissus profonds, outil essentiel de la recherche neurobiologique, un indice de réfraction inhomogène de l’échantillon et sa forme de surface complexe peuvent conduire à des aberrations supplémentaires d’ordre supérieur.

Microscopie optique adaptative

L’optique adaptative (AO), une technique de correction d’image qui est utilisée pour la première fois dans les télescopes astronomiques pour compenser les effets de la turbulence atmosphérique, est la méthode de pointe pour corriger dynamiquement les aberrations des échantillons et du système dans un système de microscopie. Un système AO typique a un élément optique actif à changement de forme qui peut reproduire l’inversion de l’erreur de front d’onde présente dans le système. Habituellement sous la forme d’un miroir déformable ou d’un modulateur spatial de lumière à cristaux liquides, les limitations de cet élément définissent la qualité de la correction d’aberration réalisable et donc l’applicabilité généralisée de la microscopie AO.

Comme indiqué dans Photonique avancéeDes chercheurs de l’Université de Fribourg ont fait des progrès significatifs en microscopie AO en démontrant un nouveau module AO avec deux plaques de phase déformables (DPP). Contrairement aux miroirs déformables, le système DPP est un modulateur de front d’onde qui fonctionne pendant la transmission et permet une intégration directe AO avec les microscopes . Dans cette configuration AO, similaire aux enceintes HiFi avec woofer et tweeter séparés, l’un des modulateurs optiques est optimisé pour les aberrations de fréquence dans les basses pièces, tandis que le second est utilisé pour la correction des hautes fréquences.

Optique adaptative avec éléments de correction en cascade

Modulateurs de phase optofluidiques en cascade pour augmenter les performances de l’optique réfractive adaptative. Crédit photo: SPIE

Modulation en cascade

Un défi majeur pour un système AO avec plusieurs modulateurs de phase est de les placer dans des positions optiquement équivalentes (conjuguées), nécessitant souvent plusieurs composants optiques supplémentaires pour relayer l’image jusqu’à ce qu’elle atteigne le détecteur. Par conséquent, la configuration de même deux modulateurs dans un système AO est très difficile. Il y a les DPP

Pour démontrer ses performances, l’équipe a intégré son nouveau système AO dans un microscope à fluorescence spécialement conçu pour évaluer de manière itérative les aberrations induites par l’échantillon sans capteur de front d’onde. Des expériences d’imagerie sur des échantillons synthétiques ont montré que le nouveau système AO non seulement double la plage de correction des aberrations, mais améliore également considérablement la qualité de la correction. Les travaux montrent que des schémas de correction d’aberration plus avancés tels que l’optique adaptative multiconjuguée peuvent être mis en œuvre tout aussi facilement et avec des méthodes de contrôle nouvelles et plus avancées.


Les scientifiques ont appris au microscope à fluorescence à s’adapter automatiquement à chaque échantillon


Plus d’information:
Pouya Rajaeipour et al., Modulateurs de phase optofluidiques en cascade pour augmenter les performances dans l’optique adaptative réfractive, Photonique avancée (2020). DOI: 10.1117 / 1.AP.2.6.066005

Citation: Un modulateur de front d’onde en cascade avec deux plaques de phase déformables permet une intégration directe AO dans des microscopes existants (2021, 21 janvier), qui sera disponible le 21 janvier 2021 sur https://phys.org/news/2021-01-cascaded-dual- de phase déformable .html

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