Low f-number microlenses for integration on optical microsystems

This paper presents microlenses (MLs) with low f-number made of AZ4562 photoresist for integration on optical microsystems. The fabrication process was based on the thermal reflow and rehydration. Large series of MLs were fabricated with a width of 35 μm, a thickness of 5 μm, and spaced apart by 3 μm. The MLs were fabricated directly on the surface of a die with type n+/p-substrate junction photodiode fabricated in a standard CMOS process. The measured focal length was 49 μm with a tolerance of ±2 μm (maximum error of ±4%), resulting in a numerical aperture of 33.6 × 10-2 (±1.3 × 10-2). The measurements also revealed an f-number of 1.4.

A modernidade para além da utopia tecnológica

Dissertação de mestrado em Ciências da Comunicação (área de especialização em Comunicação, Cidadania e Educação)

Optische pH-Messung unter Einsatz immobilisierter Styrylacridin-Farbstoffe

Optical pH sensor, styrylacridine dyes, fibre optics, immobilization of acidochromic dyes, porous glass

Determinació de la ubicació estructural dels ions Yb3+ i Nb3+ en Yb:RTP, Nb:RTP i (Nb,Yb):RTP

Estudi elaborat a partir d’una estada al Stony Brook University al juliol del 2006. El RbTiOPO4 (RTP) monocristal•lí és un material d' òptica no lineal molt rellevant i utilitzat en la tecnologia làser actual, químicament molt estable i amb unes propietats físiques molt destacades, entre elles destaquen els alts coeficients electro-òptics i l'alt llindar de dany òptic que presenta. En els últims anys s’està utilitzant tecnològicament en aplicacions d'òptica no lineal en general i electro-òptiques en particular. En alguns casos ja ha substituït, millorant prestacions, a materials tals com el KTP o el LNB(1). Dopant RTP amb ions lantànids (Ln3+) (2-4), el material es converteix en un material làser auto-doblador de freqüència, combinant les seves propietats no lineals amb les de matriu làser. El RTP genera radiació de segon harmònic (SHG) a partir d’un feix fonamental amb longituds d’ona inferiors a 990 nm, que és el límit que presenta el KTP.La determinació de la ubicació estructural i l’estudi de l'entorn local del ions actius làser és de fonamental importància per a la correcta interpretació de les propietats espectroscòpiques d’aquest material. Mesures de difracció de neutrons sobre mostra de pols cristal•lí mostren que els ions Nb5+ i Ln3+ només substitueixin posicions de Ti4+ (8-9). Estudis molt recents d'EPR (electron paramagnetic resonance) semblen indicar que quan la concentració d'ió Ln3+ es baixa, aquest ió presenta la tendència a substituir l'ió alcalí present a l'estructura (10).Després dels resultats obtinguts en el present treball a partir de la tècnica EXAFS a la instal•lació sincrotò del Brookhaven National Laboratory/State University of New York (Stony Brook) es pot concloure definitivament que els ions Nb s’ubiquen en la posició Ti (1) i que els ions Yb3+ es distribueixen paritariament en les dues posicions del Ti (1 i 2). Aquests resultats aporten una valuosa informació per a la correcta interpretació dels espectres, tant d’absorció com d’emissió, del material i per la avaluació dels paràmetres del seu comportament durant l'acció làser.

Empleo de óptica adaptativa y fluorescencia en un oftalmoscopio laser de barrido para el registro de células

Estudio elaborado a partir de una estancia en la Universidad de Rochester, Estados Unidos, de octubre del 2006 a enero del 2007. La estancia realizada en la Universidad de Rochester estuvo orientada al aprendizaje en profundidad del oftalmoscopio láser de barrido. El oftalmoscopio láser de barrido emplea una técnica confocal con la finalidad de visualizar diferentes estructuras retinianas en seres vivos. El instrumento diseñado y desarrollado en el Centro de Ciencias de la Visión incorpora un sistema de óptica adaptativa y fluorescencia. La óptica adaptativa aplicada en este oftalmoscopio tiene como objetivo corregir las aberraciones existentes en el ojo y así permitir observar detalles de la retina que de otra forma se verían emborronados. De esta forma se consigue alcanzar valores de resolución muy cercanos a los impuestos por difracción. Por otro lado el uso de fluorescencia tiene por objetivo el permitir la visualización de células y estructuras que, de no ser teñidas, son transparentes a la luz y visible. Esta técnica se ha estado utilizando principalmente en primates y ratas, aunque actualmente también se están llevando a cabo medidas de células de epitelio pigmentario en seres humanos ya que el pigmento contenido en estas células permite la aplicación de la fluorescencia sin necesidad de utilizar tinción.

onductivitat tèrmica i índex de refracció no lineal dels compostos KRE(WO4)2 (RE=Gd,Y, Yb and Lu)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy entre setembre i desembre 2007. Els materials monocristal•lins tungstats dobles de potassi i terra rara, KRE(WO4)2, a partir d'ara KREW, són en l'actualitat un material competitiu com a material actiu per sistemes de làser d'estat sòlid. Aquests materials monoclínics són fàcils de dopar amb altres densitats de ions lantànid, Ln3+, i a més presenten unes seccions eficaces d'absorció i d'emissió, molt elevades. Dins d’aquesta família, destaca el KLuW; degut als seus millors resultats com a material làser. Durant aquesta estada d’un mes al laboratori Max Born de Berlin, s’han realitzat les mesures de conductivitat tèrmica d’aquest material, per tal de obtenir el seu tensor de segon ordre de conductivitat tèrmica. El bombeig òptic dels materials làser d’estat sòlid genera calor com a resultat de la termalització en els multiplets, de les relaxacions no-radiatives i de les absorcions residuals (defectes, impureses). Per tant, el coneixement de les propietats tèrmiques de qualsevol material actiu és essencial pel disseny de la cavitat làser i l’avaluació de la funció làser, especialment en règims d’altes potències(...)

High-magnification vascular imaging to reject false-positive sites in situ during Hexvix® fluorescence cystoscopy.

Fluorescence imaging for detection of non-muscle-invasive bladder cancer is based on the selective production and accumulation of fluorescing porphyrins-mainly, protoporphyrin IX-in cancerous tissues after the instillation of Hexvix®. Although the sensitivity of this procedure is very good, its specificity is somewhat limited due to fluorescence false-positive sites. Consequently, magnification cystoscopy has been investigated in order to discriminate false from true fluorescence positive findings. Both white-light and fluorescence modes are possible with the magnification cystoscope, allowing observation of the bladder wall with magnification ranging between 30× for standard observation and 650×. The optical zooming setup allows adjusting the magnification continuously in situ. In the high-magnification (HM) regime, the smallest diameter of the field of view is 600 microns and the resolution is 2.5 microns when in contact with the bladder wall. With this cystoscope, we characterized the superficial vascularization of the fluorescing sites in order to discriminate cancerous from noncancerous tissues. This procedure allowed us to establish a classification based on observed vascular patterns. Seventy-two patients subject to Hexvix® fluorescence cystoscopy were included in the study. Comparison of HM cystoscopy classification with histopathology results confirmed 32?33 (97%) cancerous biopsies and rejected 17?20 (85%) noncancerous lesions.

Is there a common factor for vision?

In cognition, common factors play a crucial role. For example, different types of intelligence are highly correlated, pointing to a common factor, which is often called g. One might expect that a similar common factor would also exist for vision. Surprisingly, no one in the field has addressed this issue. Here, we provide the first evidence that there is no common factor for vision. We tested 40 healthy students' performance in six basic visual paradigms: visual acuity, vernier discrimination, two visual backward masking paradigms, Gabor detection, and bisection discrimination. One might expect that performance levels on these tasks would be highly correlated because some individuals generally have better vision than others due to superior optics, better retinal or cortical processing, or enriched visual experience. However, only four out of 15 correlations were significant, two of which were nontrivial. These results cannot be explained by high intraobserver variability or ceiling effects because test-retest reliability was high and the variance in our student population is commensurate with that from other studies with well-sighted populations. Using a variety of tests (e.g., principal components analysis, Bayes theorem, test-retest reliability), we show the robustness of our null results. We suggest that neuroplasticity operates during everyday experience to generate marked individual differences. Our results apply only to the normally sighted population (i.e., restricted range sampling). For the entire population, including those with degenerate vision, we expect different results.

Sonda de infrarrojo cercano como herramienta para evaluar la composición de grasa subcutánea de cerdos alimentados con CLA

El objetivo de este trabajo fue la utilización de la tecnología de Infrarrojo cercano por aplicación directa de una fibra óptica en tejido adiposo de cerdos alimentados con diferentes dietas (CONTROL, CÍTRICOS y CLA). Para ello, 265 animales fueron alimentados con tres dietas diferentes y se analizó el perfil de ácidos grasos en la grasa del jamón mediante cromatografía de gases y FT-NIR (espectroscopia de infrarrojo cercano con transformada de Fourier). La adquisición de espectros se realizó con un espectrómetro Optics Matrix-F duplex de Bruker equipado con una sonda de contacto IN-268-2. Los cerdos que fueron alimentados con la dieta enriquecida en CLA mostraron diferencias significativas tanto en la composición de ácidos grasos como en los espectros de NIR ya que la ingesta de CLA aumentó el porcentaje de ácidos grasos saturados (SAT) y poliinsaturados (PUFA) mientras que los monoinsaturados (MUFA) disminuyeron con respecto a las otras dietas. Los resultados sugieren que la espectroscopia de infrarrojo cercano es un método rápido y de fácil implementación para identificar animales alimentados con diferentes dietas.

In vivo measurement of tissue oxygenation by time-resolved luminescence spectroscopy: advantageous properties of dichlorotris(1, 10-phenanthroline)-ruthenium(II) hydrate.

Measuring tissue oxygenation in vivo is of interest in fundamental biological as well as medical applications. One minimally invasive approach to assess the oxygen partial pressure in tissue (pO2) is to measure the oxygen-dependent luminescence lifetime of molecular probes. The relation between tissue pO2 and the probes' luminescence lifetime is governed by the Stern-Volmer equation. Unfortunately, virtually all oxygen-sensitive probes based on this principle induce some degree of phototoxicity. For that reason, we studied the oxygen sensitivity and phototoxicity of dichlorotris(1, 10-phenanthroline)-ruthenium(II) hydrate [Ru(Phen)] using a dedicated optical fiber-based, time-resolved spectrometer in the chicken embryo chorioallantoic membrane. We demonstrated that, after intravenous injection, Ru(Phen)'s luminescence lifetime presents an easily detectable pO2 dependence at a low drug dose (1 mg∕kg) and low fluence (120 mJ∕cm2 at 470 nm). The phototoxic threshold was found to be at 10 J∕cm2 with the same wavelength and drug dose, i.e., about two orders of magnitude larger than the fluence necessary to perform a pO2 measurement. Finally, an illustrative application of this pO2 measurement approach in a hypoxic tumor environment is presented.

Estudi òptic dels minerals

El Grup Consolidat d’Innovació Docent de Mineralogia i òptica cristal·lina de la Universitat de Barcelona ha desenvolupat un CD interactiu que simula el funcionament d’un microscopi petrogràfic, per tal de facilitar a l’alumne un material d’autoaprenentatge, ha de servir per a reforçar els coneixements dels minerals formadors de roques en làmina prima. Aquest material te tres entrades diferents, en català, castellà i anglès. Cada mineral té una fitxa general amb les seves propietats òptiques i una complementaria amb les característiques cristal·logràfiques, camp d’estabilitat, diagrames de fases i característiques morfològiques del mineral a observar, les quals marquen els trets determinatius d’aquell mineral per tal de facilitar el seu reconeixement. Per tal de complementar les dades s’han introduït links directes amb la planes web: “webmineral” i “mindat” on hi ha les corresponents estructures i morfologies “interactives” de cadascun dels minerals que apareixen en el programa. En l’aplicació informàtica hi ha 169 filmacions corresponents a 43 dels principals minerals que formen les roques, una filmació correspon a la imatge només amb el polaritzador, i l'altre a la imatge amb el polaritzador més l'analitzador. Cadascuna d'aquestes imatges es presenta amb un gir de 360º; es pot aturar i després continuar girant, simulant el que veuríem al microscopi. D'aquesta manera es pot determinar el pleocroisme, la presència de macles, el color d'interferència i l'angle d'extinció.. S’ha intentat sempre que hi hagués diferents exemples d’un mateix mineral en diverses paragènesis. També s'incorpora una fitxa que l'usuari pot omplir amb les característiques texturals i òptiques del mineral agrupades segons les observacions que es fan, bé amb el polaritzador, amb el polaritzador i l'analitzador o bé amb les condicions específiques per veure la figura d'interferència i el signe òptic. Aquesta fitxa, un cop plena, es pot imprimir. En tot moment hi ha un menú d’ajuda on l’usuari pot remetre i fer la consulta adient per poder continuar.

Simultaneous cell morphometry and refractive index measurement with dual-wavelength digital holographic microscopy and dye-enhanced dispersion of perfusion medium.

Digital holographic microscopy (DHM) allows optical-path-difference (OPD) measurements with nanometric accuracy. OPD induced by transparent cells depends on both the refractive index (RI) of cells and their morphology. This Letter presents a dual-wavelength DHM that allows us to separately measure both the RI and the cellular thickness by exploiting an enhanced dispersion of the perfusion medium achieved by the utilization of an extracellular dye. The two wavelengths are chosen in the vicinity of the absorption peak of the dye, where the absorption is accompanied by a significant variation of the RI as a function of the wavelength.

Advantages of digital holographic microscopy for real-time full field absolute phase imaging

Different interferometric techniques were developed last decade to obtain full field, quantitative, and absolute phase imaging, such as phase-shifting, Fourier phase microscopy, Hilbert phase microscopy or digital holographic microscopy (DHM). Although, these techniques are very similar, DHM combines several advantages. In contrast, to phase shifting, DHM is indeed capable of single-shot hologram recording allowing a real-time absolute phase imaging. On the other hand, unlike to Fourier phase or Hilbert phase microscopy, DHM does not require to record in focus images of the specimen on the digital detector (CCD or CMOS camera), because a numerical focalization adjustment can be performed by a numerical wavefront propagation. Consequently, the depth of view of high NA microscope objectives is numerically extended. For example, two different biological cells, floating at different depths in a liquid, can be focalized numerically from the same digital hologram. Moreover, the numerical propagation associated to digital optics and automatic fitting procedures, permits vibrations insensitive full- field phase imaging and the complete compensation for a priori any image distortion or/and phase aberrations introduced for example by imperfections of holders or perfusion chamber. Examples of real-time full-field phase images of biological cells have been demonstrated. ©2008 COPYRIGHT SPIE