[发明专利]一种飞秒激光多模态分子影像系统

说明书

本发明提供了一种飞秒激光多模态分子影像系统，采用近红外波段生成装置提供中心波长为1010纳米至1100纳米、谱宽小于25纳米的近红外波段脉冲，该近红外波段脉冲可激发具有强非线性的光学媒介产生具有超宽光谱的飞秒激光脉冲，通过脉冲测量压缩控制模块测量并补偿飞秒激光脉冲到达组织样品积累的色散，最大限度消除“时域展宽”效应，得到的最短脉冲可以与组织样品作用生成多种不同模态的光谱信号，从而提供多种非线性分子影像模态。

技术领域

本发明涉及飞秒激光设备技术领域，尤其涉及一种飞秒激光多模态分子影像系统。

背景技术

传统的超连续谱产生方式是使用50飞秒的低功率脉冲(脉冲能量小于3nJ)，激发长度小于10毫米的光子晶体纤维，同时保证所使用的光子晶体纤维的零色散波长处在所产生的超连续谱范围内，例如产生600-900纳米的超连续谱，光子晶体纤维的零色散波长必须处在600-900纳米的范围内，但此种方式产生的超连续谱光学脉冲较低，功率低，光路稳定性差，无法激发所有非线性分子影像模态。此外，由于飞秒激光脉冲在通过光路时会产生“时域展宽”效应，即由于光路中的色散，特别是二阶及以上的高阶色散的存在，飞秒脉冲在时间轴上的宽度会随着在光路中的传播增大，导致飞秒脉冲的峰值功率大幅度降低，以致脉冲和样品之间的非线性效应减弱甚至消失。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的超连续谱产生方式产生的飞秒激光脉冲平均功率低、色散带来的飞秒脉冲峰值功率降低等问题，提出一种飞秒激光多模态分子影像系统，能够提供较大功率的飞秒脉冲，并有效消除色散影响。

一种飞秒激光多模态分子影像系统，包括超连续谱生成模块、脉冲测量压缩控制模块以及光学显微模块；

所述超连续谱生成模块包括近红外波段生成装置以及具有强非线性的光学媒介，所述近红外波段生成装置用于提供近红外波段脉冲，所述具有强非线性的光学媒介用于经所述近红外波段脉冲激发生成飞秒激光脉冲；所述近红外波段脉冲的中心波长为1010纳米至1100纳米、谱宽小于25纳米；

所述脉冲测量压缩控制模块包括第一光学组件和测量模块，所述第一光学组件用于接收所述飞秒激光脉冲，所述测量模块用于测量系统光路中的色散，并根据测量结果调节第一光学组件参数对所述飞秒激光脉冲进行色散补偿，获得压缩飞秒激光脉冲；

所述光学显微模块包括第二光学组件、样品平台以及第一信号采集装置，所述压缩飞秒激光脉冲经所述第二光学组件后到达所述样品平台，与样品平台上的组织样品作用后生成多模态信号，所述第一信号采集装置用于采集所述多模态信号。

进一步地，所述近红外波段生成装置为含镱光纤激光器或者脉冲激光器，所述近红外波段生成装置的脉宽小于1500飞秒；

所述具有强非线性的光学媒介生成的飞秒激光脉冲的光谱范围为750纳米至1300纳米；

所述具有强非线性的光学媒介为双折射光子晶体光纤，所述双折射光子晶体光纤的长度大于45毫米，具有至少5*10^-6的双折射率，并且在可透射波段具有正色散。

进一步地，所述第一光学组件为包含主动自适应光学器件的脉冲整形器，所述脉冲整形器包括依次设置的第一光栅、第一凸透镜、液晶空间光调制器、第二凸透镜以及第二光栅，所述第一光栅位于所述第一凸透镜的焦点位置，所述第一凸透镜和所述液晶空间光调制器之间的距离为一倍焦距，所述液晶空间光调制器和所述第二凸透镜之间的距离为一倍焦距，所述第二凸透镜与所述第二光栅之间的距离为一倍焦距。

进一步地，所述测量模块包括控制装置、第二信号采集装置以及设置在所述样品平台上的非线性晶体；

所述飞秒激光脉冲经所述脉冲测量压缩控制模块和光学显微模块聚焦至所述非线性晶体产生非线性光谱，所述第二信号采集装置用于采集非线性光谱信号并发送至所述控制装置；