Strahlkombinator für ein konfokales Mikroskop

Das Projekt entstand aufgrund der Anfrage eines Kunden nach einem Ersatz für einen ausgedienten Ar-Laser, der als Anregungsquelle für ein konfokales Mikroskop (Leica SP5) verwendet wurde. Der Ar-Laser verfügt über mehrere Emissionslinien im blaugrünen Bereich (458 nm – 514 nm). Das Ziel des Kunden war es, diesen Bereich abzudecken und gegebenenfalls die Möglichkeit zu haben, ihn um weitere Wellenlängen zu erweitern.

Wichtig war auch die Anforderung, die Laser vollständig in die bestehende Anregungseinheit des Mikroskops zu integrieren – d. h., die Laser in das entsprechende Gehäuse einzubauen, in dem sich auch die anderen Lichtquellen befinden, und sicherzustellen, dass die neuen Laser mit den vorhandenen Hardware- und Softwarekomponenten vollständig steuerbar sind. Eine Herausforderung stellte in diesem Fall somit nicht nur der begrenzte Platz in der Anregungseinheit dar, sondern auch die Anbindung an den Rest des auf einen Ar-Laser ausgelegten Systems

Wir haben uns entschieden, die Aufgabe mithilfe eines Laserstrahlkombinators zu lösen. Dieses Gerät ist speziell dafür ausgelegt, die Ausgangsstrahlen mehrerer Laser zu einem einzigen Strahl zu kombinieren. Angesichts der relativ geringen Leistungen, die in der konfokalen Mikroskopie verwendet werden (< 3 mW pro Probe), haben wir uns für kompakte OBIS-Diodenlaser der Firma Coherent entschieden. In der ersten Projektphase wählte der Kunde lediglich zwei Wellenlängen (488 nm, 594 nm) aus, wobei der Strahlkombinator für die Zukunft die Möglichkeit einer Erweiterung um zwei weitere Laser vorsieht.

Der Strahlkombinator konnte vollständig in das Konfokalmikroskop integriert werden. Die Größe des Gehäuses sowie dessen Konstruktion wurden so ausgelegt, dass es an die vorgesehene Stelle im Inneren der Anregungseinheit eingesetzt und mit weiteren Komponenten (insbesondere Stromversorgungen und anderem Zubehör) bestückt werden kann. Die elektrische Verkabelung wurde so ausgelegt, dass die Laser über eine dafür vorgesehene Taste auf der Frontplatte der Anregungseinheit gestartet werden können. Der Ausgangsstrahl des Strahlkombinators wurde in eine Einmodenfaser (SM) eingekoppelt, die weiter zum konfokalen Mikroskopkopf führt. Die Auswahl der verwendeten Wellenlänge erfolgt über den ursprünglichen akusto-optischen abstimmbaren Filter (AOTF), der im Rahmen der Installation so kalibriert wurde, dass die Transmission für die neuen Wellenlängen maximiert wird. Aus Sicht des Bedieners hat der Strahlkombinator somit den ursprünglichen Ar-Laser vollständig ersetzt, ohne dass der Bedienkomfort beeinträchtigt wurde.

Geräteparameter

• 2x Coherent OBIS-Laser (488 nm, 60 mW; 594 nm, 60 mW)
• 2x freie Steckplätze für die Erweiterung um weitere Wellenlängen
• Anschluss der Ausgänge an eine SM-Faser
• Vollständige Software- und Hardware-Integration in das bestehende Mikroskop
• Möglichkeit der direkten Steuerung über die Leica-Software + Verwaltung der Laser über die Coherent Connection-Anwendung