[发明专利]自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统、其方法及显微镜

说明书

本发明提供了自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统，所述显微镜系统包括：飞秒激光前端模块、脉冲展宽放大模块、脉冲压缩模块、光谱展宽滤波模块和多光子显微镜模块。还提供了其方法及显微镜。本发明的基于自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统可将1040nm的脉冲波长转换到1110nm，实现多光子激发荧光(MPEF)、二倍频(SHG)和三倍频(THG)信号的同时收集，即实现对多种生物组织成分的同步成像，并且转换效率高，可获得的能量大，可以得到的脉冲通过色散补偿可压缩至近变换极限。同时本发明的基于自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统扩展性强，可以通过调节输入光纤能量的大小来调谐光源波长，以适合不同的样品成像。

技术领域

本发明涉及超快激光技术领域，具体涉及自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统、其方法及显微镜。

背景技术

非线性光学显微镜(NLM)技术是成像领域最重要的发明之一，与线性技术相比，非线性光学显微镜在组织成像中有很多独特的优势，例如无标记成像、高对比度、高分辨率和较大的穿透深度等。NLM是一种激光扫描显微镜技术，超快激光器作为光源产生入射光，入射光与样品非线性相互作用产生光学信号，这些光学信号的大小跟入射光的光强成非线性关系，收集这些信号就能获得样品的多光子激发荧光(MPEF)、二倍频(SHG)和三倍频(THG)图像。现有一种非线性光学显微镜技术通过使用中心波长在1110nm的飞秒激光器作为驱动光源，结合多个信号检测通道，可以同时收集多光子激发荧光(MPEF)、二倍频(SHG)和三倍频(THG)信号，即实现对多种生物组织成分的同步成像，这种技术被称为无标记自发荧光多倍频显微镜(SLAM)技术。

想要获得中心波长在1110nm的飞秒激光器驱动SLAM，但是没有增益材料直接产生波长以1110nm为中心的飞秒脉冲。最常用的超快激光器比如钛宝石激光器、掺镱光纤激光器和掺铒光纤激光器，其脉冲分别在800nm、1μm和1.5μm。所以需要使用一些非线性技术将这些波长转换到1110nm，但是当前的波长转换技术有各自的缺陷。

现有波长转换技术的缺陷：

1.基于四波混频的波长转换技术，如光参量振荡器/光参量放大，转换效率非常低，并且对环境波动很敏感。

2.基于孤子自频移和超连续谱的波长转换技术输出脉冲能量都受限。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供自相位调制光谱选择驱动的显微镜系统、其方法及显微镜。本发明的显微镜系统基于自相位调制光谱选择(SESS)的超快光纤激光光源用来驱动SLAM系统，与当前常见的波长转换方法相比，此装置中使用的非线性波长转换技术SESS可以输出高转换效率和脉宽完全可压缩的脉冲。

在阐述本发明内容之前，定义本文中所使用的术语如下：

术语“SLAM”是指：无标记自发荧光多倍频显微镜。

术语“MPEF”是指：多光子激发荧光。

术语“SHG”是指：二倍频。

术语“THG”是指：三倍频。

术语“LMA-8”是指：大模场光子晶体光纤-8。

术语“ESM-12”是指：单模光子晶体光纤-12。

术语“SESS”是指：自相位调制光谱选择。

术语“P偏振”是指：当光线以非垂直角度穿透光学元件(如分光镜)的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象。这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的那个平面定义的。如果光线的偏振矢量在这个平面内，则称为P偏振。