Microscopie par diffusion Brillouin stimulée avec un système laser pulsé de 780 nm à haute puissance de crête

Yun Qi, Shuai Yao, Zi-Xuan Du, Jin-Rui Zhang, Cuiyun Zhou, Xiaohu Fu, Huan Li, Ting Mi, Yu-Han Chen, Yu-Fan Wang, Yun Luo, Xuyan He, Jing Nan, Yanjie Zhang, Lin Sun, Peng Xia, Shi-Qing Cai, Jiu-Lin Du, Jingjing Xie, Wei-Biao Chen et Fan Yang

Abstrait

La microscopie par diffusion Brillouin stimulée permet une imagerie mécanique tout optique, sans contact et à haute résolution spatiale, avec une spécificité élevée. Les récents progrès de la diffusion Brillouin stimulée en régime quasi-continu ont considérablement réduit la puissance laser requise. Cependant, le temps d'acquisition par pixel reste limité à 20 ms, et toute réduction supplémentaire sans compromettre la résolution, la précision ou la spécificité s'avère complexe. Nous surmontons cette limitation en développant un système laser à fibre pulsé à fréquence doublée, fonctionnant à 780 nm et délivrant une puissance crête de 267 W. Afin d'atténuer le bruit de forte intensité intrinsèque aux lasers à fibre amplifiés, nous mettons en œuvre un système de réduction du bruit haute performance basé sur une détection auto-équilibrée. De ce fait, nous atteignons un temps d'acquisition par pixel de seulement 200 µs pour une acquisition spectrale complète, soit deux ordres de grandeur plus rapide que les précédentes implémentations de la diffusion Brillouin stimulée, tout en maintenant une puissance moyenne de 30 mW. Nous présentons une imagerie Brillouin à haute vitesse, haute spécificité et haute sensibilité de cellules uniques vivantes, d'organoïdes, de larves de poisson-zèbre et de follicules ovariens, avec une résolution subcellulaire. De plus, nous avons capturé la dynamique biomécanique in vivo des divisions cellulaires rapides au cours du développement embryonnaire précoce de Caenorhabditis elegans chez un ver vivant.