[发明专利]一种超分辨CARS成像方法及系统

权利要求书

1.一种超分辨CARS成像方法，其特征在于，包括：

通过相位板对样品产生的第一CARS信号进行相位调制得到第二CARS信号，所述第一CARS信号的空间分布表示为高斯型点扩展函数；

通过光纤束传输所述第二CARS信号，以通过所述光纤束的色散作用分离所述第二CARS信号中不同波长的信号；

通过光电转换器阵列采集所述第二CARS信号；

通过信号处理装置分析所述第二CARS信号，获得所述第二CARS信号的强度和空间分布以及所述第二CARS信号携带的光谱信息和所述样品中化学键的空间分布，所述第二CARS信号的空间分布表示为双螺旋点扩展函数。

2.如权利要求1所述的超分辨CARS成像方法，其特征在于，通过光纤束采集所述第二CARS信号，以通过所述光纤束的色散作用分离所述第二CARS信号中不同波长的信号之前，包括：

通过透镜阵列将所述第二CARS信号耦合至所述光纤束，所述透镜阵列的排布方式与所述光纤束的横截面的排布方式相同。

3.如权利要求1所述的超分辨CARS成像方法，其特征在于，所述光纤束由多根单模光纤构成，所述光纤束的外周环绕设置有至少一层单模光纤。

4.如权利要求1所述的超分辨CARS成像方法，其特征在于，所述光电转换器阵列由多个光电二极管构成。

5.如权利要求1～4任一项所述的超分辨CARS成像方法，其特征在于，对样品产生的第一CARS信号进行相位调制得到第二CARS信号之前，包括：

通过半波片改变激光器发射的激光信号的偏振方向，得到偏振方向相互垂直的偏振激光信号；

通过偏振分光棱镜对所述偏振激光信号进行分光得到探测光信号和泵浦光信号；

通过光延时线对所述探测光信号进行延时；

通过倍频晶体对所述探测光信号进行倍频，得到具有特定中心波长的探测光信号；

通过光子晶体光纤对所述泵浦光信号进行孤子自频移，得到斯托克斯信号；

通过双色镜对所述具有特定中心波长的探测光信号和所述斯托克斯信号进行合束；

通过第一物镜将合束后的所述具有特定中心波长的探测光信号和所述斯托克斯信号聚焦至所述样品，以激发所述样品产生所述第一CARS信号。

6.一种超分辨CARS成像系统，其特征在于，包括探测光路；

所述探测光路包括：

相位板，用于对样品产生的第一CARS信号进行相位调制得到第二CARS信号，所述第一CARS信号的空间分布表示为高斯型点扩展函数；

光纤束，用于传输所述第二CARS信号，以通过色散作用分离所述第二CARS信号中不同波长的信号；

光电转换器阵列，用于采集所述第二CARS信号；

信号处理装置，分别与所述光电转换器阵列中的每个光电转换器电连接，所述信号处理装置用于分析所述第二CARS信号，获得所述第二CARS信号的强度和空间分布以及所述第二CARS信号携带的光谱信息和所述样品中化学键的空间分布，所述第二CARS信号的空间分布表示为双螺旋点扩展函数。

7.如权利要求6所述的超分辨CARS成像系统，其特征在于，所述探测光路还包括：

透镜阵列，用于将所述第二CARS信号耦合至所述光纤束，所述透镜阵列的排布方式与所述光纤束的横截面的排布方式相同。

8.如权利要求6所述的超分辨CARS成像系统，其特征在于，所述光纤束由多根单模光纤构成，所述光纤束的外周环绕设置有至少一层单模光纤。

9.如权利要求6所述的超分辨CARS成像系统，其特征在于，所述光电转换器为光电二极管。

10.如权利要求6～9任一项所述的超分辨CARS成像系统，其特征在于，还包括光源光路、探测光信号光路和超连续光谱光路；

所述光源光路包括：

半波片，用于改变激光器发射的激光信号的偏振方向，得到偏振方向相互垂直的偏振激光信号；

偏振分光棱镜，用于对所述偏振激光信号进行分光得到探测光信号和泵浦光信号；

所述探测光信号光路包括：

光延时线，用于对所述探测光信号进行延时；

倍频晶体，用于对所述探测光信号进行倍频，得到具有特定中心波长的探测光信号；

所述超连续光谱光路包括：

光子晶体光纤，用于对所述泵浦光信号进行孤子自频移，得到斯托克斯信号；

双色镜，用于对所述具有特定中心波长的探测光信号和所述斯托克斯信号进行合束；

第一物镜，用于将合束后的所述具有特定中心波长的探测光信号和所述斯托克斯信号聚焦至所述样品，以激发所述样品产生所述第一CARS信号。