DE-102007053199-B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung eines akustooptischen Bauteils

Abstract

Vorrichtung zur Ansteuerung mindestens eines akustooptischen Bauteils (1) zum Beeinflussen hindurchtretenden Lichts im Strahlengang eines Mikroskops, mit mindestens einem Radiofrequenzgenerator (9) zur Versorgung des akustooptischen Bauteils (1) mit einer Radiofrequenz und einem dem Radiofrequenzgenerator (9) vorgeschalteten Prozessor (10), wobei temperaturschwankungsbedingte Fehlfunktionen des akustooptischen Bauteils (1) durch Anpassung der Radiofrequenz kompensierbar sind, die Anpassung der Radiofrequenz, ausgehend von einer von dem Prozessor (10) zur Verfügung gestellten Soll-Radiofrequenz, in Abhängigkeit von der unmittelbar am akustooptischen Bauteil (1) ermittelbaren Ist-Temperatur erfolgt, ein der Ist-Temperatur am akustooptischen Bauteil (1) entsprechendes Signal unmittelbar dem Radiofrequenzgenerator (9) zuführbar ist, und der zur Anpassung der Radiofrequenz dienende Kompensationskoeffizient ausschließlich aus der Ist-Temperatur des akustooptischen Bauteils (1) und der Soll-Radiofrequenz ermittelbar ist.

Inventors

• Volker, Dr. Seyfried

Assignees

• LEICA MICROSYSTEMS CMS GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20071106

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Ansteuerung mindestens eines akustooptischen Bauteils (1) zum Beeinflussen hindurchtretenden Lichts im Strahlengang eines Mikroskops, mit mindestens einem Radiofrequenzgenerator (9) zur Versorgung des akustooptischen Bauteils (1) mit einer Radiofrequenz und einem dem Radiofrequenzgenerator (9) vorgeschalteten Prozessor (10), wobei temperaturschwankungsbedingte Fehlfunktionen des akustooptischen Bauteils (1) durch Anpassung der Radiofrequenz kompensierbar sind, die Anpassung der Radiofrequenz, ausgehend von einer von dem Prozessor (10) zur Verfügung gestellten Soll-Radiofrequenz, in Abhängigkeit von der unmittelbar am akustooptischen Bauteil (1) ermittelbaren Ist-Temperatur erfolgt, ein der Ist-Temperatur am akustooptischen Bauteil (1) entsprechendes Signal unmittelbar dem Radiofrequenzgenerator (9) zuführbar ist, und der zur Anpassung der Radiofrequenz dienende Kompensationskoeffizient ausschließlich aus der Ist-Temperatur des akustooptischen Bauteils (1) und der Soll-Radiofrequenz ermittelbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das akustooptische Bauteil (1) einen in den optischen Eigenschaften veränderbaren Kristall (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass ein Temperatursensor (4) vorgesehen ist, über den die Temperatur direkt am Kristall (2) ermittelbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass am akustooptischen Bauteil (1) kontinuierlich die Ist-Temperatur ermittelt und ein der Ist-Temperatur entsprechendes Steuersignal dem Radiofrequenzgenerator (9) zur Erzeugung einer Radiofrequenz auf Grundlage der jeweiligen Temperatur am akustooptischen Bauteil (1) zugeführt wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass im Strahlengang mehrere akustooptischen Bauteile (1) vorgesehen sind und dass entsprechend der Anzahl der akustooptischen Bauteile (1) Radiofrequenzgeneratoren (9) vorgesehen sind, die über den gemeinsamen Prozessor (10) mit Steuersignalen zur Erzeugung von Radiofrequenzen auf Grundlage der Temperatur am jeweiligen akustooptischen Bauteil (1) versorgt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem akustooptischen Bauteil (1) um einen akustooptischen einstellbaren Filter handelt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem akustooptischen Bauteil (1) um einen akustooptischen Ablenker handelt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem akustooptischen Bauteil (1) um einen akustooptischen Modulator handelt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem akustooptischen Bauteil (1) um ein Bauteil innerhalb eines programmierbaren Strahlteilers handelt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass es sich bei dem akustooptischen Bauteil (1) um einen Frequenzschieber handelt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung zur Ansteuerung des mindestens einen akustooptischen Bauteils (1) zum Beeinflussen des Beleuchtungslichts und/oder des Detektionslichts im Strahlengang eines konfokalen Laserscanmikroskops ausgebildet ist.
11. Verfahren zur Ansteuerung mindestens eines akustooptischen Bauteils (1) zum Beeinflussen hindurchtretenden Lichts im Strahlengang eines Mikroskops, wobei mindestens ein Radiofrequenzgenerator (9) zur Versorgung des akustooptischen Bauteils (1) mit einer Radiofrequenz vorgesehen ist, insbesondere zur Anwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , wobei temperaturschwankungsbedingte Fehlfunktionen des akustooptischen Bauteils (1) durch Anpassung der Radiofrequenz kompensiert werden, die Anpassung der Radiofrequenz, ausgehend von einer Soll-Radiofrequenz, die von einem dem Radiofrequenzgenerator (9) vorgeschalteten Prozessor (10) zur Verfügung gestellt wird, in Abhängigkeit von der unmittelbar am akustooptischen Bauteil (1) ermittelbaren Ist-Temperatur erfolgt, ein der Ist-Temperatur am akustooptischen Bauteil (1) entsprechendes Signal unmittelbar dem Radiofrequenzgenerator (9) zugeführt wird, und der zur Anpassung der Radiofrequenz dienende Kompensationskoeffizient ausschließlich aus der Ist-Temperatur des akustooptischen Bauteils (1) und der Soll-Radiofrequenz ermittelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das akustooptische Bauteil (1) einen in den optischen Eigenschaften veränderbaren Kristall (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet , dass ein Temperatursensor (4) vorgesehen ist, über den die Temperatur direkt am Kristall (2) ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 , dadurch gekennzeichnet , dass am akustooptischen Bauteil (1) kontinuierlich die Ist-Temperatur ermittelt und ein der Ist-Temperatur entsprechendes Steuersignal dem Radiofrequenzgenerator (9) zur Erzeugung einer Radiofrequenz auf Grundlage der jeweiligen Ist-Temperatur am akustooptischen Bauteil (1) zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass im Strahlengang mehrere akustooptischen Bauteile (1) vorgesehen sind und dass entsprechend der Anzahl der akustooptischen Bauteile (1) Radiofrequenzgeneratoren (9) vorgesehen sind, die über den gemeinsamen Prozessor mit Steuersignalen zur Erzeugung von Radiofrequenzen auf Grundlage der Ist-Temperatur am jeweiligen akustooptischen Bauteil (1) versorgt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 , dadurch gekennzeichnet , dass das akustooptische Bauteil (1) zum Beeinflussen des Beleuchtungslichts und/oder des Detektionslichts im Strahlengang eines konfokalen Laserscanmikroskops angesteuert wird.
16. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 15 in der optischen Kohärenztomographie.
17. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 15 in der Weißlichtinterferometrie.
18. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 15 bei optischen Pinzetten in der Lithographie
19. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , unter Nutzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 15 in Entfernungs-/Abstandsmessung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines akustooptischen Bauteils zum Beeinflussen hindurchtretenden Lichts, insbesondere zum Beeinflussen des Beleuchtungslichts und/oder des Detektionslichts im Strahlengang eines Mikroskops, vorzugsweise eines konfokalen Laserscanmikroskops, mit einem Radiofrequenzgenerator zur Versorgung des akustooptischen Bauteils mit einer Radiofrequenz. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren sowie Verwendungen bzw. Anwendungen sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens. Es geht hier grundsätzlich um die Ansteuerung akustooptischer Bauteile zum Beeinflussen hindurchtretenden Lichts. Solche Bauteile umfassen üblicherweise einen akustooptischen Kristall, an dem ein elektrischer Transducer vorgesehen ist. Der Transducer besteht üblicherweise aus einem piezoelektrischen Material und einer darüber und darunter liegenden Elektrode. Durch elektrisches Beschalten der beiden Elektroden mit Radiofrequenzen, die üblicherweise im Bereich zwischen 30 MHz und 800 MHz liegen, wird das piezoelektrische Material in Schwingung versetzt, so dass eine akustische Welle (Schallwelle) entsteht, die aufgrund der Anordnung des Transducers den Kristall durchläuft. Die Schallwelle wird nach Durchlaufen des optischen Wechselwirkungsgebiets an der gegenüberliegenden Kristallseite üblicherweise absorbiert oder wegreflektiert. Akustooptische Kristalle, wie sie bei den hier in Rede stehenden akustooptischen Elementen Anwendung finden, zeichnen sich dadurch aus, dass die entstehende Schallwelle die optische Eigenschaft des Kristalls verändert, wobei durch den Schall ein optisches Gitter oder eine vergleichbare optisch aktive Struktur, beispielsweise in Form eines Hologramms, induziert wird. Durch den Kristall hindurchtretendes Licht erfährt an dem so entstehenden optischen Gitter eine Beugung, wobei das Licht in verschiedene Beugungsordnungen oder Beugungsrichtungen gelenkt wird. Bei den hier in Rede stehenden akustooptischen Bauteilen unterscheidet man zwischen Bauteilen, die das gesamte einfallende Licht mehr oder weniger unabhängig von der Wellenlänge beeinflussen (z.B. AOM, AOD und Frequency Shifter) und Bauteilen, die beispielsweise in Abhängigkeit von eingestrahlten Radiofrequenzen selektiv auf einzelne Wellenlängen wirken (z.B. AOTFs). Häufig bestehen die akustooptischen Elemente aus doppelbrechenden Kristallen, wie beispielsweise Tellurdioxid, wobei die Lage der Kristallachse relativ zur Einfallebene des Lichts und seiner Polarisation die optischen Eigenschaften des akustooptischen Elements bestimmt. Bei konkreten Anwendungen wird wahlweise das durch die Beugung unbeeinflusste Licht, das in verschiedene Beugungsordnungen abgelenkte Licht oder sowohl das unbeeinflusste als auch das abgelenkte Licht genutzt. Bei den aus der Praxis bekannten akustooptischen Bauteilen wird die Radiofrequenz üblicherweise über ein Koaxialkabel dem akustooptischen Bauteil zugeführt. Dort erfolgt auf einer Elektronikplatine eine Impedanzanpassung, wobei zu beachten ist, dass es zu keinen RF-Reflexionen kommt. Es soll möglichst viel RF-Leistung zum Kristall gelangen, der üblicherweise eine andere Impedanz als das RF-Kabel hat. Von der Elektronikplatine wird die Radiofrequenz zum Transducer auf dem Kristall weitergeleitet, wo die akustische Welle erzeugt wird. In der Vergangenheit wurden die hier in Rede stehenden akustooptischen Bauteile, vor allem bei AOTFs, meist dazu verwendet, Lichtintensitäten einzustellen und zu regeln. Neuerdings besteht der Bedarf, entsprechende Bauteile zum „Ausschneiden“ von bestimmten Anteilen des Lichts aus einem mehr oder weniger spektral breitbandigen Licht zu nutzen. Dazu sei lediglich beispielhaft auf die DE 101 15 488 A1 verwiesen. Die hier in Rede stehenden akustooptischen Bauteile dienen im Rahmen der zuvor angesprochenen Verwendungen vor allem zum Ausschneiden bestimmter spektraler Anteile einer kontinuierlichen oder breitbandigen Lichtquelle zu Beleuchtungszwecken. Dazu sei lediglich beispielhaft auf die Verwendung in Verbindung mit Weißlichtlasem, Breitbandlasern, Ultrakurzpulslasem, Superluminiszenz-LEDs oder anderen Superluminiszenzlichtquellen, ASE-Lichtquellen, Glühbirnen, Point-Source-LEDs und anderen LEDs, Sonnen- oder Sternenlicht, etc. verwiesen. Auch dienen die optischen Bauteile zum Ausschneiden bestimmter spektraler Lichtanteile zu Detektionszwecken, beispielsweise zum Einsatz in programmierbaren spektralen Filtern. Auch die Verwendung des akustooptischen Bauteils innerhalb eines programmierbaren Strahlteilers (AOBS) ist von Bedeutung. Aus der Praxis ist es des Weiteren bekannt, dass die hier in Rede stehenden akustooptischen Bauteile im Temperaturverlauf ihr Verhalten ändern, wobei dies hauptsächlich auf eine Änderung der Schallgeschwindigkeit im Kristall zurückzuführen ist. Will man das akustooptische Bauteil bei sich ändernden Temperaturen verwenden, ist eine Kompensation des durch die Temperaturänderung hervorgerufenen Verhaltens e