[发明专利]基于光纤双折射效应的时间分辨CARS显微成像装置和方法

摘要

本发明公开了一种基于光纤双折射效应的时间分辨CARS显微成像装置和方法，该装置至少包括飞秒激光器、功率调节部分、斯托克斯光路部分、泵浦光脉冲和探测光脉冲光路部分、短通二向色镜以及CARS显微成像系统；将超短脉冲的一部分沿保偏光纤快轴和慢轴的角平分线入射，利用保偏光纤快轴和慢轴折射率的不同，使保偏光纤输出端的快轴光脉冲和慢轴光脉冲产生相对时延，并将其分别用作泵浦光脉冲和探测光脉冲，同时利用超短脉冲的另一部分输入高非线性保偏光子晶体光纤，通过孤子自频移效应产生波长红移光孤子脉冲，该波长红移光孤子脉冲用作斯托克斯光脉冲。本发明在实现时间分辨CARS信号的测量的同时，减少了传统时间分辨CARS显微成像系统的复杂性。

主权项

1.一种基于光纤双折射效应的时间分辨CARS显微成像装置，其特征在于，该装置至少包括飞秒激光器(1)、功率调节部分、斯托克斯光路部分、泵浦光脉冲和探测光脉冲光路部分、短通二向色镜(18)以及CARS显微成像系统(19)，其特征在于，其中：/n所述飞秒激光器(1)输出脉宽为40～200fs、线偏振的超短脉冲，入射至所述功率调节部分；/n所述功率调节部分由电控液晶波片(2)和偏振分束棱镜(3)构成；在所述功率调节部分：所述超短脉冲经电控液晶波片(2)后入射至偏振分束棱镜(3)，经所述偏振分束棱镜(3)输出两部分超短脉冲：一部分是透射输出的功率可连续调节的水平线偏振超短脉冲，再入射至斯托克斯光路部分；而另一部分是反射输出的超短脉冲，经第二反射镜(12)入射至泵浦光脉冲和探测光脉冲光路部分；/n所述斯托克斯光路部分由功率调节由第一二分之一波片(4)、第一扩束镜(5)、第一光纤耦合镜(6)、高非线性保偏光子晶体光纤(7)、第一光纤准直扩束器(8)、第一反射镜(9)、长通滤光片(10)和可调空间光延时线(11)构成，在所述斯托克斯光路部分部分：所述透射输出的功率可连续调节的水平线偏振超短脉冲依次经所述第一二分之一波片(4)、所述第一扩束镜(5)和所述第一光纤耦合镜(6)后入射至所述高非线性保偏光子晶体光纤(7)；所述透射输出的功率可连续调节的水平线偏振超短脉冲在所述高非线性保偏光子晶体光纤(7)中传输时，产生沿着波长方向移动的光孤子脉冲即斯托克斯光脉冲，并由所述第一光纤准直扩束器(8)准直扩束输出；所述斯托克斯光脉冲经所述第一反射镜(9)转向后入射至所述长通滤光片(10)，所述长通滤光片(10)透射输出光入射至所述可调空间光延时线(11)；所述可调空间光延时线(11)由第一、第二直角反射棱镜(111)、(112)和一个高精度电控位移台(113)组成，所述第一直角反射棱镜(111)将入射的斯托克斯光脉冲反射至固定于所述高精度电控位移台(113)的第二直角反射镜(112)，所述第二直角反射棱镜(112)反射回来的光脉冲通过其另一直角边反射输出时间延迟可变的斯托克斯光脉冲；所述高精度电控位移台(113)用于调节斯托克斯光脉冲的时间延迟；所述时间延迟可变的斯托克斯光脉冲入射至短通二向色镜(18)，并由所述短通二向色镜(18)反射输出；/n所述泵浦光脉冲和探测光脉冲光路部分由第二二分之一波片(13)、第二扩束镜(14)和第二光纤耦合镜(15)入射至保偏光纤(16)和第二光纤准直扩束器(17)，在所述泵浦光脉冲和探测光脉冲光路部分：所述时间延迟可变的斯托克斯光脉冲依次经第二二分之一波片(13)、第二扩束镜(14)和第二光纤耦合镜(15)入射至保偏光纤(16)，经保偏光纤(16)分别作为时泵浦光脉冲和探测光脉冲输出；所述保偏光纤(16输出的泵浦光脉冲和探测光脉冲经过第二光纤准直扩束器(17)实现光束准直扩束后，由短通二向色镜透射(18)输出；/n经所述短通二向色镜(18)将反射输出的斯托克斯光脉冲和透射输出的泵浦光脉冲及探测光脉冲合束输出后，入射至CARS显微成像系统(19)，实现对待测样品CARS信号的共焦激发及检测。/n