[發(fā)明專利]同步降頻的相干反斯托克斯拉曼散射成像系統(tǒng)及成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710212628.1
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106990089B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊康文;吳昱興;郝強(qiáng);曾和平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發(fā)明提供了一種同步降頻的相干反斯托克斯拉曼散射成像系統(tǒng)，具有這樣的特征，包括：光源產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生高重頻光梳；同步降頻裝置，與光源產(chǎn)生裝置連接，用于同步高重頻光梳并降低高重頻光梳的頻率，輸出第一波長低重頻光梳；光參量轉(zhuǎn)換裝置，與同步降頻裝置連接，用于將第一波長低重頻光梳轉(zhuǎn)換成含有第一波長低重頻光梳以及第二波長低重頻光梳的混合低重頻光梳并輸出；以及成像裝置，與光參量轉(zhuǎn)換裝置連接，用于對混合低重頻光梳進(jìn)行聚焦，并對待測樣品進(jìn)行相干反斯托克斯拉曼散射成像。本發(fā)明采用同步降頻的方式使得引入的噪聲低，不僅提高了成像的精度和穩(wěn)定性，而且減少兩激光源之間的誤差，提高系統(tǒng)集成度、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激光光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步降頻的相干反斯托克斯拉曼散射成像系統(tǒng)及成像方法。

背景技術(shù)

21世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，生命科學(xué)已經(jīng)成為21世紀(jì)最為活躍的學(xué)科之一，對于疾病早期診斷的方法和工具的研究，也隨之成為該學(xué)科的前沿領(lǐng)域。對于醫(yī)學(xué)上的很多研究，尤其是揭示生物體的分子組份和各個組份之間的相互作用對生命過程的影響來說，光譜學(xué)是一種非常有效的研究手段。在生命科學(xué)研究中普遍使用的溶劑或生物樣品中的水成分，對紅外吸收光譜技術(shù)中所使用的波長較長的激發(fā)光具有較強(qiáng)的吸收，采用拉曼光譜的方式，可以避免上述問題，逐漸發(fā)展成為散射光譜學(xué)中最為重要的一種技術(shù)。現(xiàn)階段，在拉曼光譜技術(shù)研究中，為了有效提高信號強(qiáng)度、縮短數(shù)據(jù)采集時間、降低所需激發(fā)光功率、抑制背景噪聲和優(yōu)化整體系統(tǒng)，將相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)這一非線性光學(xué)過程與微弱信號探測和光學(xué)顯微技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了基于CARS原理的光譜探測和顯微成像技術(shù)。

但是，在實際臨床應(yīng)用中，由于產(chǎn)生非線性散射過程需要兩束時間上同步、空間上重合、光譜上匹配特定能級間隔的超短脈沖光源，通常采用兩臺主動同步的固體超快光源或者一臺固體超快光源與一個參量轉(zhuǎn)換模塊，這樣不但費用昂貴，而且增加了操作難度，如同步系統(tǒng)的誤差會影響最終光譜成像的精度，兩臺超快光源自身的載波包絡(luò)相位抖動會引入光譜探測的誤差，固體超快系統(tǒng)對散熱要求高、環(huán)境抖動敏感、光路準(zhǔn)直繁瑣等。

近十幾年來光學(xué)頻率梳技術(shù)在頻標(biāo)計量及前沿基礎(chǔ)物理研究領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。光學(xué)頻率梳之所以能夠應(yīng)用到光譜學(xué)研究中，得益于其頻域上整齊分布的一系列光譜譜線，這些光譜譜線的間距相等，數(shù)量眾多，光譜范圍大，是進(jìn)行光譜分析的天然精密“刻線”，而每個“刻線”寬度都極其窄細(xì)，這也為獲得高的光譜分辨率打下基礎(chǔ)。已有文獻(xiàn)報道類似于傅里葉變換光譜儀的雙光梳光譜儀的測量原理。該測量技術(shù)采用兩束有微小差別的高重頻光梳分別作為探測光和參考光，最終通過光頻梳拍頻得到時域信號。這一系統(tǒng)具有超高分辨率和實時性兩大特點，可用于環(huán)境監(jiān)測中對大氣污染氣體的檢測，醫(yī)學(xué)上對呼吸氣體的檢測，以及在半導(dǎo)體制造中對不純氣體的檢測等。而在光纖光梳CARS系統(tǒng)中，如果采用高重頻光梳作探測光，由于能量較低，非線性效應(yīng)受到限制，探測靈敏度難以提高，而繼續(xù)提高平均功率很容易造成生物樣品的光致?lián)p傷，違背了無損探測的初衷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供同步降頻的相干反斯托克斯拉曼散射成像系統(tǒng)及成像方法，用于對待測樣品進(jìn)行相干反斯托克斯拉曼散射成像。