The financial support by DFG (German research foundation, project CZ 55/30-1) for parts of this work is gratefully acknowledged.

1. تجميع الإعداد التجريبي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الجانب القريب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع وتحديد الليزر توفير شعاع الضوء موازى - أو استخدام الليزر إلى جانب الألياف البصرية مع الموازاة في وجه خروج من الألياف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع شعاع الخائن الاستقطاب (PBS) لتقسيم شعاع الليزر إلى مرجعية وشعاع الكائن. بدوره توجه لوحات موجة نصف (HWP) عن طريق تدوير منتجات الخشب المقطوع في دورانه جبل حتى قوة شعاع إشارة والحزم كائن (في الجانب البعيد) هي تقريبا نفس. التحقق من ذلك عن طريق وضع الشاشة في كل من المراجع وشعاع الكائن. اختيار التوجه للبرنامج تلفزيوني بحيث استقطاب شعاع إشارة يناسب ضوء المكاني المغير الحساسة الاستقطاب (حركة تحرير السودان). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الحزمة الخائن (BS) في شعاع إشارة إلى تقسيم شعاع إشارة إلى شعاعين. وضع جهري بصرية (OM) هذه أن هذه شعاعين القادمة من BS1 يمكن أن تمر OM1 وOM2، على التوالي. &lt;/ لى&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجمع بين شعاعين يمر OM1 وOM2 في BS2 توظيف اثنين من المرايا. ضبط مقسم الأشعة والمرايا بحيث يتم فصل كل من الحزم مكانيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعناية محاذاة BS5 لضمان أن اتجاه حالات كل من الحزم هو عمودي على الطائرة بكسل من حركة تحرير السودان، وتجاهل BS3 وBS4 في البداية. في البداية، يتم عرض أي شيء على حركة تحرير السودان، أي أنه يتصرف مثل المرآة حتى نهاية المعايرة (طوال الخطوة 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الموقف والمسافة بين اثنين من العدسات (L) تشكل تلسكوب كبلر من أجل الحصول على صورة حادة من الطائرة حركة تحرير السودان على الكاميرا مكمل معدن أكسيد أشباه الموصلات (CMOS). مشاهدة الاتجاه الصحيح من L1 و L2 (والجانبين مسطحة تواجه بعضها البعض) للحد من الانحرافات. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الجانب القاصي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام BS7 لتقسيم شعاع الكائن في شعاعين والجمع بينهما في BS8 توظيف اثنين من المرايا. مرة أخرى، وضبط مقسم الأشعة وميلrrors بحيث يتم فصل كل من الحزم مكانيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صرف كل من الحزم باستخدام BS9 لهدف لهم الهدف المجهر (الكائنات). التركيز OBJ2 على النهاية البعيدة من الألياف متعددة (MMF). تحقق التركيز من خلال مراقبة انعكاس الخلفي من MMF توظيف L3 وجهاز (CCD) وكاميرا مزدوجة الشحن. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الداني والقاصي الجانب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Collimate بين النور وشعاع الكائن الخروج من MMF توظيف OBJ1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقسيم شعاع الكائن باستخدام BS6، تجاهل المستقطب الخطي (LP) في البداية. الجمع بين الحزم وجوه مع كل من الحزم إشارة في BS3 وBS4 توظيف المرآة. ضبط مقسم الأشعة والمرايا بحيث يكون كل زوج من إشارة والحزم وجوه التداخل في حركة تحرير السودان، التي تتقاطع مع زاوية صغيرة (أقل من 1 درجة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن قوة الإشارة وشعاع الكائن متساوية تقريبا من خلال تحويل اتجاه منتجات الخشب المقطوع، وفقا إلى الخطوة 1.1.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق تدخل عattern (خارج المحور الهولوغرام) في الكاميرا CMOS وضبط زاوية تقاطع وفقا لذلك. زيادة زاوية، حتى تباعد تدخل هامش يساوي تقريبا حجم اثنين بكسل على كاميرا CMOS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط اتجاه ليرة لبنانية لتتناسب مع استقطاب وجوه وشعاع إشارة من أجل الحصول على النقيض من الحد الأقصى لنمط التدخل في صورة كاميرا CMOS، بحيث تظهر صورة الكاميرا هامش متميزة. </li></ol></li></ol> 2. معايرة النظام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معايرة العلاقة بكسل بين حركة تحرير السودان والمكمل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إلقاء الضوء على حركة تحرير السودان كلها باستخدام واحدة من الحزم إشارة فقط، ومنع مرجعية أخرى وكائنات الحزم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صورة من حركة تحرير السودان مع كاميرا CMOS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على إحداثيات الزاوية العلوية اليسرى من حركة تحرير السودان في صورة كاميرا CMOS، على سبيل المثال باستخدام برامج الرسومات ومؤشر الماوس على جهاز الكمبيوتر. استخدام إحداثيات بكسل هذه كنقطة المنشأبخصوص حركة تحرير السودان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة جميع الكتل شعاع. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معايرة مسارات إشارة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منع كلا إشارة شعاع 2 وجوه شعاع 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صورة ثلاثية الأبعاد مع كاميرا CMOS. تقييم المرحلة في صورة ثلاثية الأبعاد المسجلة باستخدام طريقة طيف الزاوي 19. حساب المرحلة مقلوب في المنطقة المقابلة لشعاع 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة كتل شعاع السابقة والآن منع كل من إشارة شعاع 1 وجوه شعاع 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صورة ثلاثية الأبعاد مع كاميرا CMOS. قياس المرحلة في صورة ثلاثية الأبعاد المسجلة باستخدام طريقة طيف الزاوي مرة أخرى. حساب المرحلة مقلوب في المنطقة المقابلة لشعاع 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة جميع الكتل شعاع. </li></ol></li></ol> 3. بث اشارات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منع شعاع الكائن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غرزة محسوب الصور المرحلة مقلوب في المناطق المقابلة من شعاع 1 و 2 معا وعرضالصورة بأكملها في حركة تحرير السودان، وعادة ما يستخدم المنفذ رسومات الحاسوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء تعديل من إشارات الإدخال 1 و 2 من تفعيل OM1 وOM2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مراقبة الإشارات الناتج 1 و 2 على كاميرا CCD. </li></ol>

<ol>
	<li>Richardson, D. J., Fini, J. M., Nelson, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space-division+multiplexing+in+optical+fibres.">Space-division multiplexing in optical fibres.</a> Nat. Photonics. 7 (5), 354-362 (2013).</li><li>Kreysing, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+operation+of+optical+fibres+beyond+the+single-mode+regime+facilitates+the+orientation+of+biological+cells.">Dynamic operation of optical fibres beyond the single-mode regime facilitates the orientation of biological cells.</a> Nat. Commun. 5 (5481), 1-6 (2014).</li><li>Winzer, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+optical+fiber+networks:+Challenges+and+solutions.">Scaling optical fiber networks: Challenges and solutions.</a> Opt. Photonics News. 26 (3), 28-35 (2015).</li><li>Ci&#382;m&#225;r, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shaping+the+light+transmission+through+a+multimode+optical+fibre:+complex+transformation+analysis+and+applications+in+biophotonics.">Shaping the light transmission through a multimode optical fibre: complex transformation analysis and applications in biophotonics.</a> Opt. Express. 19 (20), 18871-18884 (2011).</li><li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat. Neurosci. 8 (9), 1263-1268 (2005).</li><li>Philipp, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volumetric+HiLo+microscopy+employing+an+electrically+tunable+lens.">Volumetric HiLo microscopy employing an electrically tunable lens.</a> Opt. Express. 24 (13), 15029-15041 (2016).</li><li>B&#252;ttner, L., Leithold, C., Czarske, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interferometric+velocity+measurements+through+a+fluctuating+gas-liquid+interface+employing+adaptive+optics.">Interferometric velocity measurements through a fluctuating gas-liquid interface employing adaptive optics.</a> Opt. Express. 21 (25), 30653-30663 (2013).</li><li>Vellekoop, I. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feedback-based+wavefront+shaping.">Feedback-based wavefront shaping.</a> Opt. Express. 23 (9), 12189-12206 (2015).</li><li>Mahalati, R. N., Askarov, D., Wilde, J. P., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+control+of+input+field+to+achieve+desired+output+intensity+profile+in+multimode+fiber+with+random+mode+coupling.">Adaptive control of input field to achieve desired output intensity profile in multimode fiber with random mode coupling.</a> Opt. Express. 20 (13), 14321-14337 (2012).</li><li>Caravaca-Aguirre, A. M., Niv, E., Conkey, D. B., Piestun, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+resilient+focusing+through+a+bending+multimode+fiber.">Real-time resilient focusing through a bending multimode fiber.</a> Opt. Express. 21 (10), 12881-12887 (2013).</li><li>Ci&#382;m&#225;r, T., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploiting+multimode+waveguides+for+pure+fibre-based+imaging.">Exploiting multimode waveguides for pure fibre-based imaging.</a> Nat. Commun. 3, 1027 (2012).</li><li>Yaqoob, Z., Psaltis, D., Feld, M. S., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+phase+conjugation+for+turbidity+suppression+in+biological+samples.">Optical phase conjugation for turbidity suppression in biological samples.</a> Nat. Photonics. 2 (2), 110-115 (2008).</li><li>Ma, C., Xu, X., Liu, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-reversed+adapted-perturbation+(TRAP)+optical+focusing+onto+dynamic+objects+inside+scattering+media.">Time-reversed adapted-perturbation (TRAP) optical focusing onto dynamic objects inside scattering media.</a> Nat. Photonics. 8 (12), 931-936 (2014).</li><li>Lee, K., Lee, J., Park, J. H., Park, J. H., Park, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-wave+optical+phase+conjugation+mirror+by+actively+coupling+arbitrary+light+fields+into+a+single-mode+reflector.">One-wave optical phase conjugation mirror by actively coupling arbitrary light fields into a single-mode reflector.</a> Phys. Rev. Lett. 115 (15), 153902 (2015).</li><li>Cui, M., Yang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+a+digital+optical+phase+conjugation+system+and+its+application+to+study+the+robustness+of+turbidity+suppression+by+phase+conjugation.">Implementation of a digital optical phase conjugation system and its application to study the robustness of turbidity suppression by phase conjugation.</a> Opt. Express. 18 (4), 3444-3455 (2010).</li><li>Hillman, T. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+optical+phase+conjugation+for+delivering+two-dimensional+images+through+turbid+media.">Digital optical phase conjugation for delivering two-dimensional images through turbid media.</a> Sci. Rep. 3, (2013).</li><li>Papadopoulos, I. N., Farahi, S., Moser, C., Psaltis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focusing+and+scanning+light+through+a+multimode+optical+fiber+using+digital+phase+conjugation.">Focusing and scanning light through a multimode optical fiber using digital phase conjugation.</a> Opt. Express. 20 (10), 10583-10590 (2012).</li><li>Czarske, J. W., Haufe, D., Koukourakis, N., B&#252;ttner, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transmission+of+independent+signals+through+a+multimode+fiber+using+digital+optical+phase+conjugation.">Transmission of independent signals through a multimode fiber using digital optical phase conjugation.</a> Opt. Express. 24 (13), 15128-15136 (2016).</li><li>Kim, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Principles+and+techniques+of+digital+holographic+microscopy.">Principles and techniques of digital holographic microscopy.</a> SPIE Rev. 1 (1), 01800501-01800550 (2010).</li><li>Gu, R. Y., Mahalati, R. N., Kahn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+flexible+multi-mode+fiber+endoscope.">Design of flexible multi-mode fiber endoscope.</a> Opt. Express. 23 (21), 26905-26918 (2015).</li><li>Katz, O., Small, E., Bromberg, Y., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Focusing+and+compression+of+ultrashort+pulses+through+scattering+media.">Focusing and compression of ultrashort pulses through scattering media.</a> Nat. Photonics. 5 (6), 372-377 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

في تجميع الإعداد التجريبية (الخطوة 1 في البروتوكول) يتطلب محاذاة دقيقة من المكونات البصرية مع الاحترام لبعضهما البعض. الجانب الأكثر أهمية هو حدوث مستطيلة من الحزم إشارة إلى حركة تحرير السودان من أجل ضمان PBR عالية. من أجل تعزيز الإ?...

نقل الإشارات الضوئية متعددة من خلال الألياف متعددة (MMF) هو واضح في مجال الاتصالات والهندسة 1 و 2 بيوفوتونيك. في هندسة الاتصالات، ويعتقد تقسيم مساحة مضاعفة (SDM) ليكون حلا قابلا للتطبيق من أجل تعزيز قدرة انتقال من الألياف البصرية لتطبيقات نقل البيانات في المستقبل الاستفادة من زيادة استخدام من مساحة محدودة، مقارنة متعددة الألياف أحادية النمط 3. في بيوفوتونيك، يتم التلاعب العينات البيولوجية التي يحيل الضوء من خلال المنظار MMF 4. على سبيل المثال، والسيطرة البصرية مستقلة من الخلايا العصبية الفردية باستخدام المناظير MMF هي من مصلحة لعلم البصريات الوراثي لدراسة الشبكات العصبية في الدماغ 5. ومع ذلك، وعلى ضوء المتوقعة على الوجه MMF المدخلات يخضع للتشويه بسبب الوضع الخلط والتشتت أثناء انتشار للتبور وجه من وجوه MMF. ونتيجة لذلك، يتم تبديل لانتشار الضوء، مما يجعل نقل الإشارات تحديا. واجهة الموجة طرق تشكيل 6، يتم تطبيق 7 في نثر الوسائط باستخدام جهري ضوء المكانية (حركة تحرير السودان) وتمكين تعويضا عن تشويه بسبب تناثر خلال انتشار الضوء 8. هناك أساليب تكرارية تحسين الانتاج باستخدام ردود الفعل البصري 9. هذه المناهج هي بالأحرى تستغرق وقتا طويلا بسبب ضرورة للعديد من التكرار ودرجة عالية من الحرية، المقابلة لعدد كبير من العناصر المغير. وثمة نهج آخر هو تحديد تماما تشويه داخل MMF التي وصفها مصفوفة انتقاله 10. وإذا كان عدد من وسائط إلى أن تنتقل كبير، وهذا سوف يكون مضيعة للوقت أيضا. في المقابل، يعتبر الرقمي اقتران المرحلة البصرية (DOPC) ليكونسريع ومفيد هنا، منذ البقع التنسيق قليلة لا تملك إلا أن تكون ولدت في الوجه الناتج من MMF. كما تم أثبتت نهج اقتران المرحلة للتركيز أو التصوير من خلال الأنسجة البيولوجية 12 و 13 و 14. حتى الآن، كان يعمل DOPC إشارة زمنية واحدة فقط 15، 16، و تم تطبيق لنقل الضوء عبر MMF 17. لم يتم إنجاز نهج DOPC لإشارات مستقلة متعددة. لقد قمنا بتطوير طريقة DOPC تعزيز توفير انتقال مستقل من الإشارات الضوئية متعددة باستخدام واجهة الموجة الفردية تشكيل لكل إشارة توظيف حركة تحرير السودان واحدة المرحلة فقط 18. لتحقيق هذا الهدف، ومجزأة حركة تحرير السودان إلى أقاليم، واحد لكل إشارة إلى أن تنتقل. ويصور الإعداد التجريبية المقترحة في الشكل 1، حيث يتم إجراء المعايرة في أ) قبل الإرسال الفعلي يحدث في ب). <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/55407/55407fig1.jpg" /> الشكل 1: الإعداد التجريبية. BS = شعاع الخائن، CCD = الجهاز المسؤول عن جانب، OM = المغير الضوئي، المكمل = مكمل معدن أكسيد أشباه الموصلات، ومنتجات الخشب المقطوع = موجة لوحة، L = عدسة، ليرة لبنانية = الخطي المستقطب، MMF = الألياف متعددة، الهدف نصف الكائنات = المجهر، برنامج تلفزيوني = استقطاب الخائن شعاع، حركة تحرير السودان = المكاني المغير ضوء (المرحلة فقط) - فقط الحزم ذات الصلة (أ) معايرة و (ب) نقل وصفت <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55407/55407fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table><tbody><tr><td>spatial light modulator</td><td>Holoeye</td><td>PLUTO-VIS-016</td><td></td></tr><tr><td>CMOS camera</td><td>Mikrotron</td><td>MC4082</td><td></td></tr><tr><td>diode-pumped solid state laser</td><td>Laser Quantum</td><td>torus 532</td><td></td></tr><tr><td>CCD camera</td><td>IDS</td><td>U3-3482LE-M CMOS</td><td>camera; suitable as well</td></tr><tr><td>lens 1</td><td>Qioptiq</td><td>G063204000</td><td></td></tr><tr><td>lens 2</td><td>Qioptiq</td><td>G063203000</td><td></td></tr><tr><td>lens 3</td><td>Thorlabs</td><td>AC508-180-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>multimode fiber</td><td>Thorlabs</td><td>M14L02</td><td></td></tr><tr><td>beam splitters</td><td>Thorlabs</td><td>BS013</td><td>9x</td></tr><tr><td>polarizing beam splitters</td><td>Thorlabs</td><td>PBS251</td><td></td></tr><tr><td>mirrors</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td>5x</td></tr><tr><td>microscope objectives</td><td>Thorlabs</td><td>RMS20X</td><td>2x</td></tr><tr><td>half wave plates</td><td>Thorlabs</td><td>WPH10M-532</td><td>2x</td></tr><tr><td>linear polarizer</td><td>Thorlabs</td><td>LPVISB050-MP2</td><td></td></tr><tr><td>optical modulators</td><td>Thorlabs</td><td>MC2000B-EC</td><td>2x</td></tr><tr><td>linear and rotation stage for CMOS camera</td><td>Thorlabs</td><td>XYR1/M</td><td></td></tr><tr><td>fiber connector</td><td>Thorlabs</td><td>S120-SMA</td><td>2x</td></tr><tr><td>reducing ring for microscope objectives</td><td>Qioptiq</td><td>G061621000</td><td>2x</td></tr><tr><td>xy adjustment for objective adapters</td><td>Qioptiq</td><td>G061025000</td><td>2x</td></tr><tr><td>z translation mount for fiber adapter</td><td>Thorlabs</td><td>SM1Z</td><td>2x</td></tr><tr><td>rods for fiber alignment to objectives</td><td>Qioptiq</td><td>G061210000</td><td>8x</td></tr><tr><td>mounts for lenses 1 and 2 plus two phantom mounts</td><td>Qioptiq</td><td>G061047000</td><td>4x</td></tr><tr><td>rail carriers for objective and lens mounts</td><td>Qioptiq</td><td>G061372000</td><td>6x</td></tr><tr><td>rail for rail carriers</td><td>Qioptiq</td><td>G061359000</td><td>2x</td></tr><tr><td>adapter for CCD camera to 1 post</td><td></td><td></td><td>in-house</td></tr><tr><td>adapter for laser to 4 posts</td><td></td><td></td><td>in-house</td></tr><tr><td>mount for lens 3</td><td>Thorlabs</td><td>LMR2/M</td><td></td></tr><tr><td>mounts for half wave plates</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1D/M</td><td>2</td></tr><tr><td>mounts for mirrors</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td>5x</td></tr><tr><td>mount for linear polarizer</td><td>Thorlabs</td><td>RSP05/M</td><td></td></tr><tr><td>mounts for beam splitters and SLM</td><td>Thorlabs</td><td>KM100PM/M</td><td>11x</td></tr><tr><td>clamping arms for beam splitters and SLM</td><td>Thorlabs</td><td>PM4/M</td><td>11x</td></tr><tr><td>posts for mounts, rail carriers and adapters</td><td>Thorlabs</td><td>TR75/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>holders for posts</td><td>Thorlabs</td><td>PH50/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>pedestals for holders</td><td>Thorlabs</td><td>BE1/M</td><td>29x</td></tr><tr><td>clamping forks for pedestals</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>29x</td></tr></tbody></table>

transmission of multiple signals through an optical fiber using wavefront shaping

ويتم إنجاز نقل الإشارات الضوئية مستقلة متعددة من خلال الألياف متعددة باستخدام تشكيل واجهة الموجة من أجل تعويض عن تشويه خفيفة خلال نشر في الألياف. ويستند منهجيتنا في المرحلة البصرية الرقمية اقتران توظيف فقط المغير واحد المكاني للضوء، حيث التضمين واجهة الموجة الضوئية بشكل فردي في مناطق مختلفة من المغير، منطقة واحدة في إشارة الضوء. تعتبر النهج اقتران المرحلة البصرية الرقمية لتكون أسرع من النهج واجهة الموجة تشكيل أخرى، حيث (على سبيل المثال) يتم تنفيذ تقرير كامل للسلوك الموجات من الألياف. في المقابل، فإن النهج الذي عرضه هو كفاءة في استهلاك للوقت لأنه يتطلب فقط معايرة واحدة في إشارة الضوء. الطريقة المقترحة من المحتمل أن يكون مناسبا لمضاعفة تقسيم المكاني في هندسة الاتصالات. المزيد من مجالات التطبيق هي بالمنظار تسليم ضوء في بيوفوتونيك، خصوصا في سptogenetics، حيث الخلايا واحدة في الأنسجة البيولوجية يجب أن تكون مضاءة بشكل انتقائي مع القرار المكانية والزمانية عالية.

<html> وصفت الناتج اشارات نموذجية في الجانب البعيد من الألياف 2 مترا في الشكل 2. لاحظ أن بقعة التنسيق المطلوب (الذروة) مصحوبا نمط البقع غير مرغوب فيه (الخلفية)، والذي يرجع إلى النقص في DOPC كمسألة مبدأ. في المقابل نسبة الذروة إلى الخلفية (PBR) تبلغ 53 (?...

Watch this Scientific Journal Video about Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping at JoVE.com

Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

We demonstrate the transmission of multiple independent signals through a multimode fiber using wavefront shaping employing a single spatial light modulator. By modulating the wavefront for each signal individually, spatially separated foci are transmitted. Potential applications are multiplexed data transfer in communications engineering and endoscopic light delivery in biophotonics.

انتقال إشارات متعددة من خلال الألياف البصرية عن طريق واجهة الموجة تشكيل

The transmission of multiple independent optical signals through a multimode fiber is accomplished using wavefront shaping in order to compensate for the ...

transmission-multiple-signals-through-an-optical-fiber-using

Universidad de Cartagena UDEC

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Diagrams and Signal Flow Graphs

SCIENTISTS IN ACTION

9.8K Views.  TU Dresden. We demonstrate the transmission of multiple independent signals through a multimode fiber using wavefront shaping employing a single spatial light modulator. By modulating the wavefront for each signal individually, spatially separated foci are transmitted. Potential applications are multiplexed data transfer in communications engineering and endoscopic light delivery in biophotonics.

Video: Transmission of Multiple Signals through an Optical Fiber Using Wavefront Shaping

Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing of the signals is done in the electrical domain. Direct storage in the optical domain would avoid the transfer of the packets to the electrical and back to the optical domain in every network node and, therefore, increase the speed and possibly reduce the energy consumption of telecommunications. However, light consists of photons which propagate with the speed of light in vacuum. Thus, the storage of light is a big challenge. There exist some methods to slow down the speed of the light, or to store it in excitations of a medium. However, these methods cannot be used for the storage of optical data packets used in telecommunications networks. Here we show how the time-frequency-coherence, which holds for every signal and therefore for optical packets as well, can be exploited to build an optical memory. We will review the background and show in detail and through examples, how a frequency comb can be used for the copying of an optical packet which enters the memory. One of these time domain copies is then extracted from the memory by a time domain switch. We will show this method for intensity as well as for phase modulated signals.

The article describes a procedure to store optical data packets with an arbitrary modulation, wavelength, and data rate. These packets are the basis of modern telecommunications.

التخزين شبه ضوء لحزم البيانات البصرية

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

Engineering

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

تصنيع وتوصيف المختلين بوليمر ألياف البصرية لعرضية أندرسون توطين الضوء

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

كتابة براج حواجز شبكية في ألياف متعددة النواة

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional states on-chip in a practical way have remained elusive due to the increasing complexity of the quantum circuitry needed to prepare and process such states. Here, we outline how high-dimensional, frequency-bin entangled, two-photon states can be generated at a stable, high generation rate by using a nested-cavity, actively mode-locked excitation of a nonlinear micro-cavity. This technique is used to produce pulsed quantum frequency combs. Moreover, we present how the quantum states can be coherently manipulated using standard telecommunications components such as programmable filters and electro-optic modulators. In particular, we show in detail how to accomplish state characterization measurements such as density matrix reconstruction, coincidence detection, and single photon spectrum determination. The presented methods form an accessible, reconfigurable, and scalable foundation for complex high-dimensional state preparation and manipulation protocols in the frequency domain.

A protocol is presented for the practical generation and coherent manipulation of high-dimensional frequency-bin entangled photon states using integrated micro-cavities and standard telecommunications components, respectively.

توليد ومراقبة متماسكة من الامشاط التردد النبضي الكم

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

High-Throughput Total Internal Reflection Fluorescence and Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy Using a Photonic Chip

Total internal reflection fluorescence (TIRF) is commonly used in single molecule localization based super-resolution microscopy as it gives enhanced contrast due to optical sectioning. The conventional approach is to use high numerical aperture microscope TIRF objectives for both excitation and collection, severely limiting the field of view and throughput. We present a novel approach to generating TIRF excitation for imaging with optical waveguides, called chip-based nanoscopy. The aim of this protocol is to demonstrate how chip-based imaging is performed in an already built setup. The main advantage of chip-based nanoscopy is that the excitation and collection pathways are decoupled. Imaging can then be done with a low magnification lens, resulting in large field of view TIRF images, at the price of a small reduction in resolution. Liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) were imaged using direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM), showing a resolution comparable to traditional super-resolution microscopes. In addition, we demonstrate the high-throughput capabilities by imaging a 500 &#181;m x 500 &#181;m region with a low magnification lens, providing a resolution of 76 nm. Through its compact character, chip-based imaging can be retrofitted into most common microscopes and can be combined with other on-chip optical techniques, such as on-chip sensing, spectroscopy, optical trapping, etc. The technique is thus ideally suited for high throughput 2D super-resolution imaging, but also offers great opportunities for multi-modal analysis.

Chip-based super-resolution optical microscopy is a novel approach to fluorescence microscopy and offers advantages in cost effectiveness and throughput. Here, the protocols for chip preparation and imaging are shown for TIRF microscopy and localization-based super-resolution microscopy.

عاليه الانتاجيه الكلي الداخلية انعكاس الفلورية والتوجيه العشوائي البصرية أعاده البناء المجهري باستخدام رقاقه فوتوسونيك

Total internal reflection fluorescence (TIRF) is commonly used in single molecule localization based super-resolution microscopy as it gives enhanced ...

Biochemistry

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser radiation. The method is based on the coherent sum of two uniform waves, previously encoded into a phase-only spatial light modulator (SLM) by spatial multiplexing of their phases. Here, the interference process is carried out by spatial filtering of light frequencies at the Fourier plane of certain imaging system. The correct implementation of this method allows arbitrary phase and amplitude information to be retrieved at the output of the optical system.
It is an on-axis, rather than off-axis encoding technique, with a direct processing algorithm (not an iterative loop), and free from coherent noise (speckle). The complex field can be exactly retrieved at the output of the optical system, except for some loss of resolution due to the frequency filtering process. The main limitation of the method might come from the inability to operate at frequency rates higher than the refresh rate of the SLM. Applications include, but are not limited to, linear and non-linear microscopy, beam shaping, or laser micro-processing of material surfaces.

We show how to encode the complex field of laser beams by using a single phase element. A common-path interferometer is employed to mix the phase information displayed into a phase-only spatial light modulator to finally retrieve the desired complex field pattern at the output of an optical imaging system.

تشكيل السعة والطور لأشعة الليزر باستخدام الكهرومغناطيسية خفيفة مكانية المرحلة فقط

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...

Low-cost Custom Fabrication and Mode-locked Operation of an All-normal-dispersion Femtosecond Fiber Laser for Multiphoton Microscopy

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped fiber laser is built completely using commercially available parts, including $8,000 in fiber optic and pump laser components, plus $4,800 in standard optical components and extra-cavity accessories. Researchers new to fiber optic device fabrication may also consider investing in basic fiber splicing and laser pulse characterization equipment (~$63,000). Important for optimal laser operation, methods to verify true versus apparent (partial or noise-like) mode-locked performance are presented. This system achieves 70 fs pulse duration with a center wavelength of approximately 1,070 nm and a pulse repetition rate of 31 MHz. This fiber laser exhibits the peak performance that may be obtained for an easily assembled fiber laser system, which makes this design ideal for research laboratories aiming to develop compact and portable fs laser technologies that enable new implementations of clinical multiphoton microscopy and fs surgery.

A method is presented to build a custom low-cost, mode-locked femtosecond fiber laser for potential applications in multiphoton microscopy, endoscopy, and photomedicine. This laser is built using commercially available parts and basic splicing techniques.

التصنيع المخصص المنخفض التكلفة والوضع-العملية المقفلة لليزر ألياف البصرية الطبيعي التشتت

A protocol is presented to build a custom low-cost yet high-performance femtosecond (fs) fiber laser. This all-normal-dispersion (ANDi) ytterbium-doped ...

Characterization of SiN Integrated Optical Phased Arrays on a Wafer-Scale Test Station

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for moving mechanical parts. This technology is particularly useful for beam steering applications. Here, we focus on OPAs integrated into SiN photonic circuits for a wavelength in the near infrared. A characterization method of such circuits is presented, which allows the output beam of integrated OPAs to be shaped and steered. Furthermore, using a wafer-scale characterization setup, several devices can easily be tested across multiple dies on a wafer. In this way, fabrication variations can be studied, and high-performance devices identified. Typical images of OPA beams are shown, including beams emitted from OPAs with and without a uniform waveguide length, and with varying numbers of channels. In addition, the evolution of output beams during the phase optimization process and beam steering in two dimensions is presented. Finally, a study of the variation in the beam divergence of identical devices is performed with respect to their position on the wafer.

Here, we describe the operation of a SiN integrated photonic circuit containing optical phased arrays. The circuits are used to emit low divergence laser beams in the near infrared and steer them in two dimensions.

توصيف صفائف SiN المتكاملة على مراحل بصرية على محطة اختبار مقياس الرقاقة

Optical phased arrays (OPAs) can produce low-divergence laser beams and can be used to control the emission angle electronically without the need for ...

Multicolor Fluorescence Detection for Droplet Microfluidics Using Optical Fibers

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as multiplex assays, enzyme evolution, and molecular biology enhanced cell sorting require the detection of two or more colors of fluorescence. Standard multicolor detection systems that couple free space lasers to epifluorescence microscopes are bulky, expensive, and difficult to maintain. In this paper, we describe a scheme to perform multicolor detection by exciting discrete regions of a microfluidic channel with lasers coupled to optical fibers. Emitted light is collected by an optical fiber coupled to a single photodetector. Because the excitation occurs at different spatial locations, the identity of emitted light can be encoded as a temporal shift, eliminating the need for more complicated light filtering schemes. The system has been used to detect droplet populations containing four unique combinations of dyes and to detect sub-nanomolar concentrations of fluorescein.

Multicolor fluorescence detection in droplet microfluidics typically involves bulky and complex epifluorescence microscope-based detection systems. Here we describe a compact and modular multicolor detection scheme that utilizes an array of optical fibers to temporally encode multicolor data collected by a single photodetector.

متعدد الألوان كشف الإسفار عن القطرة على microfluidics عن طريق الألياف البصرية

Fluorescence assays are the most common readouts used in droplet microfluidics due to their bright signals and fast time response. Applications such as ...

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...