[发明专利]基于光子晶体光纤探针激发的CARS显微成像装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于光子晶体光纤探针激发的CARS显微成像装置和方法，该装置包括飞秒激光器输入光源、泵浦光脉冲光路和斯托克斯光脉冲光路、高非线性保偏光子晶体光纤、待测样品、集光物镜和信号检测及数据处理系统，高非线性保偏光子晶体光纤即用作CARS显微成像系统中斯托克斯光脉冲的产生器件，又用作系统中泵浦光脉冲的导光器件，使高非线性保偏光子晶体光纤输出的泵浦光和斯托克斯光直接入射至待测样品表面，分析反斯托克斯拉曼散射信号的强弱及空间分布，重构待测样品中特定化学键的空间分布。与现有技术相比，本发明简化系统结构，简便系统操作，降低系统成本，提高了系统可集成度，有助于将CARS显微成像系统从科学研究推向实际应用。

主权项

1.一种基于光子晶体光纤探针激发的CARS显微成像装置，其特征在于，该装置包括飞秒激光器输入光源、泵浦光脉冲光路和斯托克斯光脉冲光路、高非线性保偏光子晶体光纤、待测样品、集光物镜和信号检测及数据处理系统，具体结构如下：飞秒激光器(1)输出脉宽为百飞秒量级、水平线偏振的飞秒脉冲，经第一二分之一波片(2)后入射至偏振分束棱镜(3)，偏振分束棱镜(3)将入射光脉冲分为一路水平偏振光和一路竖直偏振光；所述斯托克斯光脉冲光路的构成：由所述水平偏振光经第一可调空间衰减器(4)后入射至合束器(11)，所述合束器(11)透射输出的光脉冲经光纤耦合镜(12)耦合至高非线性保偏光子晶体光纤(13)；所述泵浦光脉冲光路的构成：由所述竖直偏振光经窄带滤光片(5)、第一反射镜(6)后入射至可调空间光延时线(7)，可调空间光延时线(7)由两个直角反射棱镜(71)、(72)和一个高精度电控位移台(73)组成，第一直角反射棱镜(71)将入射光脉冲反射至固定于高精度电控位移台的第二直角反射镜(72)，同时将第二直角反射棱镜(72)反射回来的光脉冲通过其另一直角边反射输出，高精度电控位移台(73)用于改变泵浦光路的时间延迟，确保泵浦光脉冲和斯托克斯光脉冲的时间重叠；可调空间光延时线(7)输出的光脉冲依次经反射镜(8)、第二二分之一波片(9)、可调空间光衰减器(10)后入射至合束器(11)，合束器(11)反射输出的光脉冲经光纤耦合镜(12)进入高非线性保偏光子晶体光纤(13)，所述高非线性保偏光子晶体光纤(13)输出的时间重叠的泵浦光脉冲和斯托克斯光脉冲直接入射至置于三维电控载物台(14)上的待测样品，激发待测样品在不同空间位置处的反斯托克斯拉曼散射信号；高数值孔径的集光物镜(15)用于将样品产生的反斯托克斯拉曼散射信号收集并经短通滤光片(16)滤除残余泵浦光和斯托克斯光以及其他杂散光后入射至信号检测及数据处理系统(17)，分析反斯托克斯拉曼散射信号的强弱及空间分布，重构待测样品中特定化学键的空间分布。