WO2008086996A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit nichtlinearen optischen elementen zur erzeugung von laserlicht in einem breiten spektralbereich mit homogener spektraler leistungsdichte - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung mit nichtlinearen optischen elementen zur erzeugung von laserlicht in einem breiten spektralbereich mit homogener spektraler leistungsdichte Download PDF

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WO2008086996A1
WO2008086996A1 PCT/EP2008/000232 EP2008000232W WO2008086996A1 WO 2008086996 A1 WO2008086996 A1 WO 2008086996A1 EP 2008000232 W EP2008000232 W EP 2008000232W WO 2008086996 A1 WO2008086996 A1 WO 2008086996A1
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Peter Westphal
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Carl Zeiss Microimaging Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/3528—Non-linear optics for producing a supercontinuum

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device that is particularly suitable for a microscope. Furthermore, the invention relates to a corresponding illumination method.
  • the illumination device is intended to be able to deliver any desired radiation in the spectral range from UV (about 300 nm) to IR (about 2000 nm), the range from 350 to 1000 nm being preferred.
  • US Pat. No. 6,154,310 describes a laser system in which ultrashort pulses are coupled into an optical splitter. In each of the branches of the splitter, wavelength conversion occurs via harmonic or parametric generation. Subsequently, the branches are united again into a beam.
  • the disadvantage here is that after conversion only a few discrete wavelengths are available.
  • US Pat. No. 6,888,674 B1 describes a scanning microscope which contains a primary laser and a single optical component which spectrally widens the primary laser light of the primary laser in such a way that it contains a substantial portion of the entire visible spectrum behind the optical component.
  • the visible spectrum which is generated by the individual optical component, has a disadvantageous course for microscopy, since little light power is delivered in the green-yellow spectral range.
  • WO 2005/119328 A1 describes a light source for a scanning microscope, in which a photonic crystal fiber (PCF) is used to generate continuum.
  • PCF photonic crystal fiber
  • Fig. 2 of WO 2005/119328 A1 a measured power spectrum is shown, wherein the PCF length was chosen so that the total continuum power in the visible spectral range was maximum.
  • This spectrum shows extreme break-ins at different wavelength ranges, in particular around 505 nm and around 545 nm.
  • the PCF length it is also possible to change the length of the laser pulses in order to vary the spectrum. As a result, the gaps are usually only shifted spectrally.
  • DE 101 39 754 B4 describes a device in which both the primary laser light and the frequency-converted by a component laser light is used for microscopic purposes. Apart from the additional use of the primary laser light, this illumination device does not differ significantly from the illumination device of US Pat. No. 6,888,674 B1 and thus also has its disadvantages.
  • EP 1 558 967 B1 describes a device for generating pulsed light in the visible spectral range, which is similar to the illumination device of US Pat. No. 6,888,674 B1.
  • additional optical means are provided to influence the pulse duration.
  • These optical means may also include movable components, thereby significantly increasing the complexity and manufacturing cost of the device.
  • the object is achieved by a device for illuminating an object, according to claim 1.
  • the spectral power density in the entire visible spectral range is relatively constant. In particular, extreme dips in the spectrum are avoided.
  • control loop which measures intensity fluctuations of the laser radiation coming from the module and controls a controllable component of the device depending on the measured intensity fluctuations such that the intensity fluctuations are at least partially compensated, a very constant spectral power density in the entire visible spectral range can be achieved.
  • the device for illuminating may be part of a microscope in particular, so that a microscope is provided with a lighting device that can deliver laser radiation with nearly constant spectral power at least in the green-yellow spectral range and preferably in the entire visible spectral range.
  • the microscope can be a point or line scanning microscope which operates confocally or partially confocal. Furthermore, it may also be a microscope that operates on the principle SPIM (Selective Plane Illumination Microscopy). The microscope may also be an optically operating cytometer or an optically operating Biochiop reader.
  • SPIM Selective Plane Illumination Microscopy
  • the illumination device can be used both for detection and manipulation of microscopic objects.
  • the microscope can be used in particular in the field of fluorescence microscopy. It is particularly suitable for simultaneous or quasi-simultaneous (i.e., with fast wavelength switching) excitation of multiple fluorescent dyes. Because the illumination device of the microscope provides visible light and infrared radiation, it is suitable for both single-photon and multi-photon excitation.
  • OCT Optical Coherence Topography
  • CARS Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy
  • the wide spectrum of the illumination device can be used advantageously, since in this way a low temporal coherence and thus a high spatial resolution is possible.
  • a CARS microscope can be used to advantage that the at least two different, for the CARS necessary wavelengths can be varied continuously with the lighting device.
  • the microscope can also be embodied as a material microscope, as a cytometer, as a laser-based biochiop reader or as a fundus camera.
  • the laser can emit laser radiation in the infrared spectrum and the spectrum of the laser radiation emitted by the module can extend into the visible region.
  • the spectrum of the laser radiation emitted by the first nonlinear element to lie exclusively in the infrared spectral range.
  • the non-linear optical elements can be designed so that complement the spectral broadening of the individual nonlinear optical elements as complementary as possible, so that a total of a very wide range can be achieved.
  • the spectral ranges of the individual nonlinear optical elements may overlap.
  • At least one of the optical elements may be formed as a tapered optical fiber.
  • the dispersion zero point of the group velocity of the optical fiber is preferably chosen so that it lies below the wavelength of the coupled-in laser radiation. This can be achieved, for example, by varying the length of the tapered portion of the fiber.
  • At least one of the non-linear optical elements may be formed as a photonic crystal fiber, which are often also called microstructured glass fibers.
  • At least one of the elements may also be formed as a nonlinear crystal.
  • a spectral filter unit can be arranged between the module and the illumination optics.
  • This filter unit may be controllable, e.g. advantageous in the use of the illumination optics in a CARS microscope.
  • the wavelength or the wavelengths can be filtered out of the spectrum of the laser radiation emitted by the module, which are required for the respective application.
  • the controllable component can be designed as a controllable intensity modulator, which is arranged between the module and the illumination optics. , ,
  • the component may be e.g. also the laser itself and / or a component in the illumination optics.
  • a device for illuminating an object having an illumination optical system, a module arranged upstream of the illumination optical unit, which has at least two non-linear optical elements arranged one behind the other, and a window
  • Module upstream laser that emits laser radiation to the module, which passes in sequence through the elements arranged one behind the other and is delivered to the illumination optics, which can illuminate the object with the laser radiation coming from the module, each non-linear element causes due to its non-linear effect, that the spectral
  • Bandwidth of the laser radiation emitted by the nonlinear element is greater than the spectral bandwidth of the laser radiation coupled into the nonlinear element.
  • the object is further achieved by a method according to claim 10.
  • the primary laser radiation may be in the infrared spectrum and the spectrum of the laser radiation emitted by the last element may extend into the visible region.
  • the spectrum of the laser radiation emitted by the first non-linear element, to which primary laser radiation is incident, can lie exclusively in the infrared spectral range.
  • At least one of the optical elements may be formed as a tapered optical fiber. It is also possible to form at least one of the non-linear optical elements as a photonic crystal fiber or as a nonlinear crystal.
  • the laser radiation emitted by the last element can be spectrally filtered and the object can be illuminated with the spectrally filtered laser radiation.
  • the laser radiation coming from the last element can be guided through a controllable intensity modulator, which is controlled accordingly and emits the laser radiation with reduced intensity fluctuations for illumination of the object.
  • the illumination of the object can be carried out in particular for a microscopy method, so that a microscopy method is provided which has an illumination which has an approximately constant spectral power density in the visible spectral range.
  • a method for illuminating an object in which a primary laser radiation passes through at least two nonlinear optical elements arranged one behind the other and the laser radiation emitted by the last optical element is used to illuminate the optical object, each nonlinear element due to its nonlinear effect causes the spectral bandwidth of the laser radiation emitted by the non-linear element is greater than the spectral bandwidth of the laser radiation coupled into the non-linear element.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for illuminating an object for explaining an embodiment of the invention
  • FIGS. 2a-2e each show the spectral power of the laser radiation emitted by the individual elements
  • FIG 3 shows an embodiment of the lighting device according to the invention
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the lighting device according to the invention.
  • Fig. 5 shows a further embodiment of the lighting device according to the invention.
  • the device 1 for illuminating an object comprises a laser 2, a module 3 with three nonlinear optical elements 4, 5, 6, a spectral filter 7 and an illumination optical system 8, for example, be part of a microscope can.
  • the laser 2 emits pulsed laser radiation having a wavelength of 1064 nm and a pulse length of 5 fs at a pulse rate of 100 MHz and a mean optical power of 25 watts.
  • the spectral power (y-axis) of the laser radiation of the laser 2 as a function of wavelength in nm (x-axis) is plotted.
  • the laser radiation of the laser 2 strikes the first non-linear optical element 4, which may be formed for example as a highly tapered glass fiber.
  • the first nonlinear optical element 4 At the output of the first nonlinear optical element 4, a broader spectrum of the laser radiation is present in comparison to the spectrum of the laser radiation L1 impinging on the first nonlinear optical element 4.
  • the spectral power of the laser radiation L2 emitted by the first non-linear optical element is shown schematically in FIG. 2b, wherein the wavelength of the coupled-in laser radiation L1 is denoted by L1.
  • the scale of the y-axis may differ in FIGS. 2a-2e, since FIGS. 2a-2e are only intended to illustrate the qualitative course of the spectral power.
  • the first non-linear optical element 4 is designed so that a significant light output is present only for wavelengths greater than 800 nm and thus exclusively in the infrared spectral range.
  • the laser radiation L2 then impinges on the second non-linear optical element 5, which due to non-linear optical effects leads to a broadening of the spectral bandwidth and emits laser radiation L3.
  • the spectral power of the laser beams L3 is shown schematically in FIG. 2c.
  • the laser radiation L3 passes through the third non-linear optical element 6, which leads to a further spectral broadening of the bandwidth.
  • the emitted laser radiation L4 has an approximately equal spectral power density in the visible range, as can be seen from FIG. 2d.
  • the laser radiation L4 strikes a spectral filter 7, which filters out the desired wavelengths from the spectrum of the laser radiation L4 and supplies them to the illumination optics 8 as laser radiation L5.
  • the spectral power of the laser radiation L5 is shown in FIG. 2e.
  • the spectral filter 7 may also be omitted, e.g. if a broadband laser radiation L4 is desired or a spectral filtering in the illumination optical system 8 takes place.
  • the illumination device 1 thus comprises a module with three non-linear optical elements, which lead to a spectral broadening of the laser radiation L1 of the laser 2, , ,
  • the broadening due to the non-linear optical elements 4 to 6 connected in series causes the spectral power density in the visible spectral range to be approximately the same or at least to have no pronounced dips in the visible wavelength range.
  • FIG. 3 shows a development of the lighting device 1 according to the invention of FIG. 1, wherein identical elements are designated by the same reference numerals and reference is made to the above explanations for their description.
  • a fast photodiode 9 (which can be a PIN or an avalanche photodiode, for example, a PIN or an avalanche photodiode) is additionally arranged between the spectral filter 7 and the illumination optics 8 in conjunction with a partial beam extraction for measuring the intensity of the laser radiation L 4, wherein only a small portion of the radiation L5 is coupled out for the photodiode 9.
  • the temporal intensity fluctuation measured with the photodiode 9 is supplied to a control system 10 (arrow P1) which influences the laser 2 (as indicated by the arrow P2) to counteract the intensity fluctuation.
  • the fluctuation is measured in terms of time and extrapolated from the intensity changes of the future intensity course.
  • the laser 2 is then influenced (as indicated by the arrow P2) so that the intensity fluctuations of the extrapolated intensity curve are compensated.
  • the control system 10 can influence not only the laser 2 but, for example, also the spectral filter 7 (arrow P3). Furthermore, it is possible for the control system to influence an optionally provided intensity modulator 11 (shown in dashed lines in FIG. 3) (arrow P3), which is arranged between the photodiode 9 and the illumination optical unit 8.
  • the intensity modulator 11 can be designed, for example, as an acousto-optic modulator (AOM) or as an electro-optical modulator (EOM).
  • control system 10 may drive a controllable component (not shown) of the illumination optics 8, as shown schematically by the arrow P5.
  • the controllable component of the illumination optical unit 8 may be, for example, an AOM, an EOM, a tilting mirror matrix, an LCD element, a mechanically changeable diaphragm or an attenuator.
  • the control system 10 can use one of the control circuits P2-P5, several of the control circuits P2-P5 or even all of the control circuits P2-P5. If the control loop P4 is not used, the intensity modulator 11 is omitted.
  • FIG. 4 a further embodiment of the lighting device 1 is shown schematically, wherein the same elements as in the embodiment of Fig. 1 are designated by the same reference numerals and reference is made to the description thereof to the above statements.
  • the embodiment of FIG. 4 may comprise a control system 10 in the same way as in FIG.
  • an optical diode 12 is disposed between the laser 2 and the first non-linear optical element 4.
  • the optical diode 12 serves to avoid interference of the laser 2 by back reflections from the further beam path (to the right of the diode 12 in FIG. 4).
  • the first non-linear optical element 4 is designed here as a tapered fiber whose dispersion zero point of the group velocity is below the wavelength of the laser radiation L1 of 1064 nm. This ensures that the laser radiation L1 lies in the abnormal dispersion region of the tapered fiber 4, which is a prerequisite for effective continuum generation.
  • the tapered portion of the first nonlinear optical element 4 has a length of 50-200 mm and can be used as a design parameter.
  • the length of the tapered portion can be selected so that the spectral range of the laser radiation L2 emitted from the first nonlinear optical element 4 extends from about 800 to 1300 nm.
  • the diameter of the tapered area is about 2.5 microns.
  • the fibers 4 and 5 can also be optically connected by means of direct splicing (fusing or gluing).
  • the PCF 5 is designed so that its dispersion zero point is below 800 nm, so that it is ensured here that the wavelengths of the spectral range of the laser radiation L2 are in the abnormal dispersion range of the PCF 5.
  • the length of the PCF 5 is a design parameter. The length is chosen so that the visible continuum of the wavelength L3 behind the PCF 5 has the highest possible optical power and / or spectrally possible is homogeneous.
  • the core diameter and the diameter of the PCF 5 air holes are each about 2 ⁇ m.
  • the length of the PCF 5 is in the range of 0.5 - 10 m.
  • the module 3 thus exactly two nonlinear optical elements 4, 5, which are preferably selected so that the continuums generated by them are as complementary as possible, so that in the sum of a substantially homogeneous spectrum.
  • the module 3 may have more than two nonlinear optical elements. This can be used, for example, to further improve the spectral homogeneity.
  • FIG. 5 shows a modification of the lighting device 1 of FIG. 4.
  • the embodiment of FIG. 5 can also have a control system 10 in the same way as in FIG. 3.
  • the laser 2 emits laser radiation having a wavelength of 1064 nm with a pulse length of 300 fs and a pulse rate of 50 MHz at an average optical power of 5 watts.
  • the tapered portion of the fiber 4 in Fig. 5 has a diameter of 3 microns and thus a slightly larger Diameter as the tapered portion of the fiber 4 of the lighting device 1 of Fig. 4 on.
  • the second non-linear optical element 5 is also in the embodiment of Fig. 5 formed as a tapered fiber (and not as PCF), with their dispersion zero point is below 800 nm.
  • the length of the tapered portion of the fiber 5 is again a design parameter and is in the range of 50-200 mm; the diameter of the tapered section is about 2 microns.
  • the described embodiments can be trained or further developed as a microscope.

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Abstract

Es wird bereitgestellt eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Objektes, mit einer Beleuchtungsoptik (8), einem der Beleuchtungsoptik (8) vorgeordneten Modul (3), das mindestens zwei nichtlineare optische Elemente (4; 5; 6), die hintereinander angeordnet sind, aufweist, sowie einem dem Modul (3) vorgeordneten Laser (2), der Laserstrahlung (L1 ) an das Modul (3) abgibt, die der Reihe nach durch die hintereinander angeordneten Elemente (4-6) läuft und an die Beleuchtungsoptik (8) abgegeben wird, die mit der vom Modul (3) kommenden Laserstrahlung (L4) das Objekt beleuchten kann, wobei jedes nichtlineare Element (4; 5; 6) aufgrund seiner nichtlinearen Wirkung bewirkt, daß die spektrale Bandbreite der vom nichtlinearen Element (4; 5; 6) abgegebenen Laserstrahlung (L2; L3; L4) größer ist als die spektrale Bandbreite der in das nichtlineare Element (4; 5; 6) eingekoppelten Laserstrahlung (L1; L2; L3), und wobei die Vorrichtung einen Regelkreis aufweist, der Intensitätsschwankungen der vom Modul (3) kommenden Laserstrahlung (L4) mißt und in Abhängigkeit der gemessenen Intensitätsschwankungen eine steuerbare Komponente der Vorrichtung so ansteuert, daß die Intensitätsschwankungen zumindest teilweise kompensiert sind.

Description

Carl Zeiss Microlmaging GmbH 14. Januar 2008
Anwaltsakte: PAT 4024/021 -PCT
BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG MIT NICHTLINEAREN OPTISCHEN ELEMENTEN ZUR ERZEUGUNG VON LASERLICHT IN EINEM BREITEN SPEKTRALBEREICH MIT HOMOGENER SPEKTRALER LEISTUNGSDICHTE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die insbesondere für ein Mikroskop geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Beleuchtungsverfahren .
Insbesondere bei konfokalen Mikroskopen ist es häufig gewünscht, daß eine spektrale variable, räumlich kohärente Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist. Die Beleuchtungsvorrichtung soll beliebig Strahlung im Spektralbereich von UV (ca. 300 nm) bis IR (ca. 2000 nm) liefern können, wobei der Bereich von 350 - 1000 nm bevorzugt ist.
In der konfokalen Mikroskopie ist es dazu bisher noch weitgehend üblich, Laser mit unterschiedlichen Ausgangswellenlängen über Farbteiler oder ähnliche Elemente zusammenzuführen und in den Mikroskopstrahlengang einzukoppeln. Um den sichtbaren Spektralbereich mit hinreichend vielen Laserwellenlängen abdecken zu können, müssen dabei zumindest drei bis fünf Einzellaser eingesetzt werden. Dies bedeutet, daß der technische Aufwand hoch ist und entsprechend hohe Kosten vorliegen.
Um von der Vielzahl der Einzellaser wegzukommen, wird in der US 6,154,310 ein Lasersystem beschrieben, bei dem ultrakurze Pulse in einen optischen Verzweiger eingekoppelt werden. In jedem der Zweige des Verzweigers findet eine Wellenlängen-Konvertierung über eine harmonische oder parametrische Generierung statt. Anschließend werden die Zweige wieder zu einem Strahl vereinigt. Nachteilig ist hierbei, daß nach der Konvertierung nur wenige diskrete Wellenlängen zur Verfügung stehen.
Die US 6,888,674 B1 beschreibt ein Scanning-Mikroskop, das einen primären Laser und eine einzelne optische Komponente enthält, die das primäre Laserlicht des primären Lasers direkt derart spektral verbreitert, daß es hinter der optischen Komponente einen substantiellen Anteil des gesamten sichtbaren Spektrums enthält. Bei dieser Anordnung ist jedoch nachteilig, daß das sichtbare Spektrum, welches von der einzelnen optischen Komponente erzeugt wird, einen für die Mikroskopie unvorteilhaften Verlauf aufweist, da im grün-gelben Spektralbereich wenig Lichtleistung geliefert wird. Gerade dieser Spektralbereich ist jedoch für die Mikroskopie von besonderem Interesse, da hier viele gängige Fluoreszenzfarbstoffe vorhanden sind.
In der WO 2005/119328 A1 wird eine Lichtquelle für ein Scanning-Mikroskop beschrieben, bei der eine photonische Kristall-Faser (PCF) zur Kontinuumserzeugung eingesetzt wird. In Fig. 2 der WO 2005/119328 A1 ist ein gemessenes Leistungsspektrum gezeigt, wobei die PCF-Länge so gewählt wurde, daß die gesamte Kontinuumsleistung im sichtbaren Spektralbereich maximal war. Dieses Spektrum zeigt extreme Einbrüche bei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, insbesondere um 505 nm und um 545 nm. Statt der PCF-Länge kann man zwar auch die Länge der Laserpulse verändern, um das Spektrum zu variieren. Dadurch werden die Lücken in der Regel jedoch nur spektral verschoben.
Die DE 101 39 754 B4 beschreibt eine Einrichtung, bei der sowohl das primäre Laserlicht als auch das durch ein Bauteil frequenzkonvertierte Laserlicht für mikroskopische Zwecke verwendet wird. Abgesehen von der zusätzlichen Nutzung des primären Laserlichts unterscheidet sich diese Beleuchtungseinrichtung nicht wesentlich von der Beleuchtungseinrichtung aus der US 6,888,674 B1 und weist somit auch deren Nachteile auf.
In der EP 1 558 967 B1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von gepulstem Licht im sichtbaren Spektralbereich beschrieben, die ähnlich ist zu der Beleuchtungsvorrichtung der US 6,888,674 B1. Bei der EP 1 558 967 B1 sind jedoch noch zusätzliche optische Mittel vorgesehen, um die Pulsdauer zu beeinflussen. Diese optischen Mittel können auch bewegliche Komponenten enthalten und erhöhen dadurch die Komplexität und Herstellungskosten der Vorrichtung erheblich.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die Laserstrahlung erzeugen kann, die im gesamten sichtbaren Spektralbereich annähernd die gleiche spektrale Leistungsdichte aufweist. Ferner soll ein entsprechendes Beleuchtungsverfahren bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Objektes, gemäß Anspruch 1.
Durch das Vorsehen einer Kaskade von mindestens zwei hintereinander angeordneten nichtlinearen optischen Elementen wird vorteilhaft erreicht, daß die spektrale Leistungsdichte im gesamten sichtbaren Spektralbereich relativ konstant ist. Insbesondere werden extreme Einbrüche im Spektrum vermieden.
Mittels dem Regelkreis, der Intensitätsschwankungen der vom Modul kommenden Laserstrahlung mißt und in Abhängigkeit der gemessenen Intensitätsschwankungen eine steuerbare Komponente der Vorrichtung so ansteuert, daß die Intensitätsschwankungen zumindest teilweise kompensiert sind, kann eine sehr konstante spektrale Leistungsdichte im gesamten sichtbaren Spektralbereich erreicht werden.
Je mehr nichtlineare optische Elemente das Modul aufweist, desto konstanter läßt sich das resultierende Spektrum gestalten. Bevorzugt sind daher drei, vier, fünf oder sogar noch mehr nichtlineare Elemente vorgesehen.
Die Vorrichtung zum Beleuchten kann insbesondere Bestandteil eines Mikroskops sein, so daß ein Mikroskop mit einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist, die Laserstrahlung mit nahezu konstanter spektralen Leistung zumindest im grün-gelben Spektralbereich und bevorzugt im gesamten sichtbaren Spektralbereich abgeben kann.
Das Mikroskop kann insbesondere ein punkt- oder linienförmig scannendes Mikroskop sein, das konfokal oder teilkonfokal arbeitet. Weiterhin kann es sich auch um ein Mikroskop handeln, das nach dem Prinzip SPIM (Selective Plane Illumination Microscopy) arbeitet. Das Mikroskop kann ferner ein optisch arbeitendes Zytometer oder ein optisch arbeitender Biochiop-Reader sein.
Die Vorrichtung zum Beleuchten kann sowohl zur Detektion als auch zur Manipulation von mikroskopischen Objekten verwendet werden.
Das Mikroskop kann insbesondere im Bereich der Fluoreszenzmikroskopie eingesetzt werden. Es ist besonders geeignet zur simultanen oder quasi-simultanen (d.h. mit schneller Umschaltung der Wellenlänge) Anregung von mehreren Fluoreszenzfarbstoffen. Da die Beleuchtungsvorrichtung des Mikroskops sichtbares Licht und infrarote Strahlung zur Verfügung stellt, ist sie sowohl für Einphotonen- als auch Mehrphotonen-Anregung geeignet.
Das Mikroskop kann ferner ein OCT-Mikroskop (OCT = Optical Coherence Topography) oder ein CARS-Mikroskop (CARS = Coherent Anti-Stokes Raman Spektroscopy) sein. Bei der Ausbildung als OCT-Mikroskop kann in vorteilhafter Weise das breite Spektrum der Beleuchtungsvorrichtung genutzt werden, da hierdurch eine geringe zeitliche Kohärenz und damit eine hohe räumliche Auflösung möglich ist. Bei der Variante als CARS-Mikroskop kann vorteilhaft genutzt werden, daß die mindestens zwei unterschiedlichen, für die CARS notwendigen Wellenlängen mit der Beleuchtungsvorrichtung kontinuierlich variiert werden können.
Das Mikroskop kann auch als Materialmikroskop, als Zytometer, als laserbasierter Biochiop- Reader oder als Funduskamera ausgebildet sein.
Insbesondere kann bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung der Laser Laserstrahlung im infraroten Spektrum abgeben und sich das Spektrum der vom Modul abgegebenen Laserstrahlung in den sichtbaren Bereich erstrecken.
Ferner ist es möglich, daß das Spektrum der vom ersten nichtlinearen Element abgegebenen Laserstrahlung ausschließlich im infraroten Spektralbereich liegt.
Die nichtlinearen optischen Elemente können so ausgebildet sein, daß sich die spektralen Verbreiterungen der einzelnen nichtlinearen optischen Elemente möglichst komplementär ergänzen, so daß insgesamt ein sehr breites Spektrum erreicht werden kann. Natürlich können sich die Spektralbereiche der einzelnen nichtlinearen optischen Elemente überlappen.
Mindestens eins der optischen Elemente kann als eine eine Verjüngung aufweisende Lichtleitfaser ausgebildet sein. Die Dispersions-Nullstelle der Gruppengeschwindigkeit der Lichtleitfaser wird bevorzugt so gewählt, daß sie unterhalb der Wellenlänge der eingekoppelten Laserstrahlung liegt. Dies kann beispielsweise durch eine Variation der Länge des verjüngten Abschnitts der Faser erreicht werden.
Ferner kann mindestens eines der nichtlinearen optischen Elemente als photonische Kristall- Faser ausgebildet sein, die häufig auch mikrostrukturierte Glasfasern genannt werden.
Mindestens eines der Elemente kann auch als nichtlinearer Kristall ausgebildet sein.
Zwischen dem Modul und der Beleuchtungsoptik kann eine spektrale Filtereinheit angeordnet sein. Diese Filtereinheit kann steuerbar sein, was z.B. bei der Verwendung der Beleuchtungsoptik in einem CARS-M ikroskop vorteilhaft ist. Mit der Filtereinheit können die Wellenlänge bzw. die Wellenlängen aus dem Spektrum der vom Modul abgegebenen Laserstrahlung herausgefiltert werden, die für die jeweilige Anwendung benötigt werden.
Die steuerbare Komponente kann als steuerbarer Intensitätsmodulator ausgebildet sein, der zwischen dem Modul und der Beleuchtungsoptik angeordnet ist. . .
Die Komponente kann jedoch z.B. auch der Laser selbst und/oder eine Komponente in der Beleuchtungsoptik sein.
Des weiteren wird eine Vorrichtung zum Beleuchten eines Objektes bereitgestellt, mit einer Beleuchtungsoptik, einem der Beleuchtungsoptik vorgeordneten Modul, das mindestens zwei nichtlineare optische Elemente, die hintereinander angeordnet sind, aufweist, sowie einem dem
Modul vorgeordneten Laser, der Laserstrahlung an das Modul abgibt, die der Reihe nach durch die hintereinander angeordneten Elemente läuft und an die Beleuchtungsoptik abgegeben wird, die mit der vom Modul kommenden Laserstrahlung das Objekt beleuchten kann, wobei jedes nichtlineare Element aufgrund seiner nichtlinearen Wirkung bewirkt, daß die spektrale
Bandbreite der vom nichtlinearen Element abgegebenen Laserstrahlung größer ist als die spektrale Bandbreite der in das nichtlineare Element eingekoppelten Laserstrahlung.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10.
Mit diesem Beleuchtungsverfahren kann Laserstrahlung mit annähernd konstanter spektraler Leistungsdichte bereitgestellt werden.
Bei dem Verfahren kann die primäre Laserstrahlung im infraroten Spektrum liegen und das Spektrum der vom letzten Element abgegebenen Laserstrahlung kann sich in den sichtbaren Bereich erstrecken.
Das Spektrum der vom ersten nichtlinearen Element, auf die primäre Laserstrahlung trifft, abgegebenen Laserstrahlung kann ausschließlich im infraroten Spektralbereich liegen.
Ferner kann mindestens eines der optischen Elemente als eine eine Verjüngung aufweisende Lichtleitfaser ausgebildet werden. Es ist auch möglich, mindestens eines der nichtlinearen optischen Elemente als photonische Kristall-Faser oder als nichtlinearen Kristall auszubilden.
Ferner kann bei dem Verfahren die vom letzten Element abgegebene Laserstrahlung spektral gefiltert und das Objekt mit der spektral gefilterten Laserstrahlung beleuchtet werden.
Insbesondere kann zur Steuerung des Verfahrens die vom letzten Element kommende Laserstrahlung durch einen steuerbaren Intensitätsmodulator geführt werden, der entsprechend angesteuert wird und die Laserstrahlung mit verringerten Intensitätsschwankungen zur Beleuchtung des Objekts abgibt. Die Beleuchtung des Objekts kann insbesondere für ein Mikroskopierverfahren durchgeführt werden, so daß ein Mikroskopierverfahren bereitgestellt wird, das eine Beleuchtung aufweist, die eine annähernd konstante spektrale Leistungsdichte im sichtbaren Spektralbereich aufweist.
Es wird ferner bereitgestellt ein Verfahren zum Beleuchten eines Objekts, bei dem eine primäre Laserstrahlung durch mindestens zwei hintereinander angeordnete, nichtlineare optische Elemente läuft und die vom letzten optischen Element abgegebene Laserstrahlung zur Beleuchtung des optischen Objekts eingesetzt wird, wobei jedes nichtlineare Element aufgrund seiner nichtlinearen Wirkung bewirkt, daß die spektrale Bandbreite der vom nichtlinearen Element abgegebenen Laserstrahlung größer ist als die spektrale Bandbreite der in das nichtlineare Element eingekoppelten Laserstrahlung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Beleuchten eines Objektes zur Erläuterung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 2a - 2e jeweils die spektrale Leistung der von den einzelnen Elementen abgegebenen Laserstrahlung;
Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung 1 zum Beleuchten eines Objektes einen Laser 2, ein Modul 3 mit drei nichtlinearen optischen Elementen 4, 5, 6, einen spektralen Filter 7 sowie eine Beleuchtungsoptik 8, die beispielsweise Bestandteil eines Mikroskops sein kann. Der Laser 2 gibt gepulste Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm und einer Pulslänge von 5 fs bei einer Pulsrate von 100 MHz und einer mittleren optischen Leistung von 25 Watt ab. In Fig. 2a ist die spektrale Leistung (y-Achse) der Laserstrahlung des Lasers 2 in Abhängigkeit der Wellenlänge in nm (x-Achse) aufgetragen.
Die Laserstrahlung des Lasers 2 trifft auf das erste nichtlineare optische Element 4, das beispielsweise als stark verjüngte Glasfaser ausgebildet sein kann. Am Ausgang des ersten nichtlinearen optischen Elementes 4 liegt ein breiteres Spektrum der Laserstrahlung vor im Vergleich zum Spektrum der auf das erste nichtlineare optische Element 4 treffenden Laserstrahlung L1.
Die spektrale Leistung der vom ersten nichtlinearen optischen Element abgegebenen Laserstrahlung L2 ist in Fig. 2b schematisch dargestellt, wobei die Wellenlänge der eingekoppelten Laserstrahlung L1 mit L1 bezeichnet ist. Die Skala der y-Achse kann in den Figuren 2a - 2e verschieden sein, da die Figuren 2a - 2e nur dazu dienen sollen, den qualitativen Verlauf der spektralen Leistung zu verdeutlichen.
Das erste nichtlineare optische Element 4 ist so ausgebildet, daß eine nennenswerte Lichtleistung nur für Wellenlängen von größer als 800 nm und somit ausschließlich im infraroten Spektralbereich vorliegt.
Die Laserstrahlung L2 trifft dann auf das zweite nichtlineare optische Element 5, das aufgrund nichtlineare optischer Effekte zu einer Verbreiterung der spektralen Bandbreite führt und Laserstrahlung L3 abgibt. Die spektrale Leistung der Laserstrahlen L3 ist in Fig. 2c schematisch dargestellt.
Die Laserstrahlung L3 durchläuft das dritte nichtlineare optische Element 6, was zu einer weiteren spektralen Verbreiterung der Bandbreite führt. Die abgegebene Laserstrahlung L4 weist eine annähernd gleiche spektrale Leistungsdichte im sichtbaren Bereich auf, wie aus Fig. 2d ersichtlich ist. Die Laserstrahlung L4 trifft auf einen spektralen Filter 7, der aus dem Spektrum der Laserstrahlung L4 die gewünschten Wellenlängen herausfiltert und als Laserstrahlung L5 der Beleuchtungsoptik 8 zuführt. Die spektrale Leistung der Laserstrahlung L5 ist in Fig. 2e dargestellt. Der spektrale Filter 7 kann auch weggelassen werden, z.B. wenn eine breitbandige Laserstrahlung L4 gewünscht ist oder eine spektrale Filterung in der Beleuchtungsoptik 8 erfolgt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfaßt somit ein Modul mit drei nichtlinearen optischen Elementen, die zu einer spektralen Verbreiterung der Laserstrahlung L1 des Lasers 2 führen, . .
wobei die Verbreiterung aufgrund der hintereinander geschalteten nichtlinearen optischen Elemente 4 bis 6 dazu führt, daß im sichtbaren Spektralbereich die spektrale Leistungsdichte annähernd gleich ist bzw. zumindest keine starken Einbrüche im sichtbaren Wellenlängenbereich aufweist.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 1 gezeigt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist zusätzlich zwischen dem spektralen Filter 7 und der Beleuchtungsoptik 8 eine schnelle Fotodiode 9 (die z.B. eine PIN- oder eine Avalanche- Fotodiode sein kann) in Verbindung mit einer partiellen Strahlauskopplung zur Intensitätsmessung der Laserstrahlung L4 angeordnet, wobei nur ein kleiner Anteil der Strahlung L5 für die Fotodiode 9 ausgekoppelt wird. Die mit der Fotodiode 9 gemessene zeitliche Intensitätsfluktuation wird einem Regelsystem 10 zugeführt (Pfeil P1), das Einfluß auf den Laser 2 nimmt (wie durch den Pfeil P2 angedeutet ist), um der Intensitätsfluktuation entgegenzuwirken.
Mittels der Fotodiode 9 und dem Regelsystem 10 kann z.B. die Fluktuation zeitlich aufgelöst gemessen und aus den Intensitätsänderungen der zukünftige Intensitätsverlauf nährungsweise extrapoliert werden. Der Laser 2 wird dann so beeinflußt (wie durch den Pfeil P2 angedeutet ist), daß die Intensitätsfluktuationen des extrapolierten Intensitätsverlaufs kompensiert werden.
Es kann aber auch ausreichen, ein gleitenden Mittelwert als Regel-Eingangsgröße zu bestimmen.
Das Regelsystem 10 kann nicht nur den Laser 2 beeinflussen, sondern beispielsweise auch den spektralen Filter 7 (Pfeil P3). Ferner ist es möglich, daß das Regelsystem einen optional vorgesehenen Intensitätsmodulator 11 (in Fig. 3 gestrichelt dargestellt) beeinflußt (Pfeil P3), der zwischen der Fotodiode 9 und der Beleuchtungsoptik 8 angeordnet ist. Der Intensitätsmodulator 11 kann beispielsweise als akkusto-optischer Modulator (AOM) oder als elektro-optischer Modulator (EOM) ausgebildet sein.
Ferner kann das Regelsystem 10 eine steuerbare Komponente (nicht gezeigt) der Beleuchtungsoptik 8 ansteuern, wie durch den Pfeil P5 schematisch dargestellt ist. Die steuerbare Komponente der Beleuchtungsoptik 8 kann beispielsweise ein AOM, ein EOM, eine Kippspiegelmatrix, ein LCD-Element, eine mechanisch veränderbare Blende oder ein Abschwächer sein. Das Regelsystem 10 kann einen der Regelkreise P2 - P5, mehrere der Regelkreise P2 - P5 oder auch alle der Regelkreise P2 - P5 nutzen. Wenn der Regelkreis P4 nicht genutzt wird, wird der Intensitätsmodulator 11 weggelassen.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 1 schematisch dargestellt, wobei gleiche Elemente wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Die Ausführungsform von Fig. 4 kann in gleicher Weise wie in Fig. 3 ein Regelsystem 10 aufweisen.
Bei der Ausführungsform von Fig. 4 ist zwischen dem Laser 2 und dem ersten nichtlinearen optischen Element 4 eine optische Diode 12 angeordnet. Die optische Diode 12 dient dazu, daß Störungen des Lasers 2 durch Rückreflexe aus dem weiteren Strahlengang (rechts von der Diode 12 in Fig. 4) vermieden werden.
Das erste nichtlineare optische Element 4 ist hier als verjüngte Faser ausgebildet, deren Dispersions-Nullstelle der Gruppengeschwindigkeit unterhalb der Wellenlänge der Laserstrahlung L1 von 1064 nm liegt. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Laserstrahlung L1 im anormalen Dispersionsbereich der verjüngten Faser 4 liegt, was Voraussetzung für eine effektive Kontinuumserzeugung ist.
Der verjüngte Bereich des ersten nichtlinearen optischen Elementes 4 weist eine Länge von 50 - 200 mm auf und kann als Design-Parameter genutzt werden. So kann die Länge des verjüngten Bereiches so gewählt werden, daß sich der Spektralbereich der Laserstrahlung L2, die vom ersten nichtlinearen optischen Element 4 abgegeben wird, von etwa 800 - 1300 nm erstreckt. Der Durchmesser des verjüngten Bereiches beträgt ca. 2,5 μm.
Die Laserstrahlung L2 wird mittels einer Einkoppeloptik 13, die hier als Linsenoptik ausgebildet ist, in das zweite nichtlineare optische Element 5 eingekoppelt, das als photonische Kristallfaser (PCF = Photonic Crystal Fiber) ausgebildet ist. Statt der Einkoppeloptik 13 können die Fasern 4 und 5 auch über direktes Splicing (Verschmelzen oder Kleben) optisch verbunden werden.
Die PCF 5 ist so ausgelegt, daß ihre Dispersions-Nullstelle unterhalb von 800 nm liegt, so daß hier sichergestellt ist, daß die Wellenlängen des spektralen Bereichs der Laserstrahlung L2 im anormalen Dispersionsbereich der PCF 5 liegen. Die Länge der PCF 5 ist ein Design- Parameter. Die Länge wird so gewählt, daß das sichtbare Kontinuum der Wellenlänge L3 hinter der PCF 5 eine möglichst hohe optische Leistung aufweist und/oder spektral möglichst homogen ist. Der Kerndurchmesser und der Durchmesser der Luftlöcher der PCF 5 betragen jeweils ca. 2 μm. Die Länge der PCF 5 liegt im Bereich von 0,5 - 10 m.
Bei der Ausführungsform von Fig. 4 weist das Modul 3 somit genau zwei nichtlineare optische Elemente 4, 5 auf, die bevorzugt so gewählt sind, daß die durch sie erzeugten Kontinua möglichst komplementär sind, so daß in der Summe ein weitgehend homogenes Spektrum entsteht. Natürlich kann das Modul 3 bei der Ausführungsform von Fig. 4 mehr als zwei nichtlineare optische Elemente aufweisen. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, um die spektrale Homogenität weiter zu verbessern.
In Fig. 5 ist eine Abwandlung der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 4 dargestellt. Auch die Ausführungsform von Fig. 5 kann in gleicher Weise wie in Fig. 3 ein Regelsystem 10 aufweisen. Bei der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 5 gibt der Laser 2 Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 1064 nm mit einer Pulslänge von 300 fs und einer Pulsrate von 50 MHz bei einer mittleren optischen Leistung von 5 Watt ab. Wegen der kürzeren Laserpulse des Lasers 2 der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 5 im Vergleich zu den Laserpulsen des Lasers 2 der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 4 weist der verjüngte Abschnitt der Faser 4 in Fig. 5 einen Durchmesser von 3 μm und somit einen etwas größeren Durchmesser als der verjüngte Abschnitt der Faser 4 der Beleuchtungsvorrichtung 1 von Fig. 4 auf.
Das zweite nichtlineare optische Element 5 ist bei der Ausführungsform von Fig. 5 ebenfalls als verjüngte Faser (und nicht als PCF) ausgebildet, wobei ihre Dispersions-Nullstelle unterhalb von 800 nm liegt. Die Länge des verjüngten Abschnitts der Faser 5 ist wiederum ein Design- Parameter und liegt im Bereich von 50 - 200 mm; der Durchmesser des verjüngten Abschnitts beträgt ca. 2 μm.
Die Merkmale der einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiele können, soweit sinnvoll, beliebig untereinander kombiniert werden.
Insbesondere können die beschriebenen Ausführungsbeispiele als Mikroskop aus- bzw. weitergebildet werden.

Claims

Carl Zeiss Microlmaging GmbH 14. Januar 2008Anwaltsakte: PAT 4024/021 -PCTPatentansprüche
1. Vorrichtung zum Beleuchten eines Objektes, mit einer Beleuchtungsoptik (8), einem der Beleuchtungsoptik (8) vorgeordneten Modul (3), das mindestens zwei nichtlineare optische Elemente (4; 5; 6), die hintereinander angeordnet sind, aufweist, sowie einem dem Modul (3) vorgeordneten Laser (2), der Laserstrahlung (L1 ) an das Modul (3) abgibt, die der Reihe nach durch die hintereinander angeordneten Elemente (4-6) läuft und an die Beleuchtungsoptik (8) abgegeben wird, die mit der vom Modul (3) kommenden Laserstrahlung (L4) das Objekt beleuchten kann, wobei jedes nichtlineare Element (4; 5; 6) aufgrund seiner nichtlinearen Wirkung bewirkt, daß die spektrale Bandbreite der vom nichtlinearen Element (4; 5; 6) abgegebenen Laserstrahlung (L2; L3; L4) größer ist als die spektrale Bandbreite der in das nichtlineare Element (4; 5; 6) eingekoppelten Laserstrahlung (L1 ; L2; L3), und wobei die Vorrichtung einen Regelkreis aufweist, der Intensitätsschwankungen der vom Modul (3) kommenden Laserstrahlung (L4) mißt und in Abhängigkeit der gemessenen Intensitätsschwankungen eine steuerbare Komponente der Vorrichtung so ansteuert, daß die Intensitätsschwankungen zumindest teilweise kompensiert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der der Laser (2) Laserstrahlung (L1) im infraroten Spektrum abgibt und sich das Spektrum der vom Modul (3) abgegebenen Laserstrahlung (L4) in den sichtbaren Bereich erstreckt.
3. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der das Spektrum der vom ersten nichtlinearen Element (4) abgegebenen Laserstrahlung (L2) ausschließlich im infraroten Spektralbereich liegt.
4. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der mindestens eines der optischen Elemente (3 - 5) als eine eine Verjüngung aufweisende Lichtleitfaser ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der mindestens eines der nichtlinearen Elemente (3-5) als photonische Kristall-Faser ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der mindestens eines der Elemente (3 - 5) als nichtlinearer Kristall ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der zwischen dem Modul (3) und der Beleuchtungsoptik (8) eine spektrale Filtereinheit (7) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Komponente als steuerbarer Intensitätsmodulator (11) zwischen dem Modul (3) und der Beleuchtungsoptik (8) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung als Mikroskop ausgebildet ist.
10. Verfahren zum Beleuchten eines Objektes, bei dem eine primäre Laserstrahlung durch mindestens zwei hintereinander angeordnete, nichtlineare optische Elemente läuft und die vom letzten optischen Element abgegebene Laserstrahlung zur Beleuchtung des Objektes eingesetzt wird, wobei jedes nichtlineare Element aufgrund seiner nichtlinearen Wirkung bewirkt, daß die spektrale Bandbreite der vom nichtlinearen Element abgegebenen Laserstrahlung größer ist als die spektrale Bandbreite der in das nichtlineare Element eingekoppelten Laserstrahlung, und wobei Intensitätsschwankungen der vom letzten Element kommenden Laserstrahlung gemessen werden und in Abhängigkeit der gemessenen Intensitätsschwankungen das Verfahren so gesteuert wird, daß die Intensitätsschwankungen zumindest teilweise kompensiert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die primäre Laserstrahlung im infraroten Spektrum liegt und sich das Spektrum der vom letzten Element abgegebenen Laserstrahlung in den sichtbaren Bereich erstreckt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , bei dem das Spektrum der vom ersten nichtlinearen Element, auf das die primäre Laserstrahlung trifft, abgegebenen Laserstrahlung (L2) ausschließlich im infraroten Spektralbereich liegt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem mindestens eines der optischen Elemente als eine eine Verjüngung aufweisende Lichtleitfaser ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem mindestens eines der nichtlinearen Elemente als photonische Kristall-Faser ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem mindestens eines der Elemente als nichtlinearer Kristall ausgebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die vom letzten Element abgegebene Laserstrahlung spektral gefiltert und das Objekt mit der spektral gefilterten Laserstrahlung beleuchtet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem zur Steuerung des Verfahrens die vom letzten Element kommende Laserstrahlung durch einen steuerbaren
Intensitätsmodulator geführt wird, der entsprechend angesteuert wird und die Laserstrahlung mit verringerten Intensitätsschwankungen zur Beleuchtung des Objekts abgibt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem die Beleuchtung des Objekts für ein Mikroskopierverfahren durchgeführt wird.
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