[發明專利]較高階色散補償設備

有效

• 申請號: 200980120113.2
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN102047150A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: G·黑特胡夫特;B·H·W·亨德里克斯;M·梅根斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G02B5/00
• 分類號: G02B5/00;G02B27/09
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李亞非;劉鵬

技術領域

本發明涉及例如其中低色散重要的多光子成像系統中的較高階色散補償設備。本發明還涉及具有較高階色散補償設備的光學系統以及用于補償光學系統中的較高階色散的方法。

背景技術

像基于雙光子吸收或者二次諧波生成(SHG)的成像那樣的多光子顯微術正變得越來越多地用于醫療成像和其他種類的成像。在多光子顯微術中，信號與焦點位置處光脈沖的時間寬度成反比。因此，極為重要的是盡可能地最小化脈沖寬度。掃描多光子顯微鏡中諸如物鏡或掃描頭之類的大多數光學元件將引起材料色散，即折射率的波長依賴性。光脈沖越短，光譜帶寬越大，并且因而色散效應越大。渡越時間(transit?time)的變化與波長的函數關系由材料色散量M描述，其與折射率對波長的二階導數有關：

M=λ3l2πc2∂2n∂λ2]]>

c為光在空氣中的速度，λ為波長，l為光學材料的厚度并且n為折射率。在正常色散狀況下，二階導數為正，這意味著對于較短波長比對于較長波長要花費更長時間穿過一塊玻璃。對于像BK7那樣的標準玻璃，M/l為近似45fs²/mm，這意味著對于穿過10mm玻璃的具有比如0.1PHz(＝0.1fs^-1)的帶寬的脈沖而言，脈寬的增加將為大約45fs。該脈寬展寬效應由下式更精確地描述：

Δt=τFL1+(MτFL24ln2)2]]>

其中τ_FL為傅立葉極限脈寬，即給定光源的光譜含量的情況下可能的最短脈寬。在這里，假設光譜具有高斯形狀，其給出高斯時間分布。舉例而言：在800nm的中心波長以及40nm的帶寬下，光脈沖在其傅立葉極限中可能短至23.6fs。對于高斯分布而言，光譜帶寬Δλ(強度的FWHM)與傅立葉極限脈寬之間的關系由下式給出：

τFL=λ2c2ln2πΔλ-1]]>

因此，由上可知，對于更大的帶寬，色散更加重要。