[發(fā)明專利]一種超高速正交偏振成像裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810994801.2
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN110873956B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮元華;李朝暉;宋露;熊松松
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/36;G01B9/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

本發(fā)明公開了一種超高速正交偏振成像裝置及方法，該成像方法過程如下：飛秒激光經(jīng)濾波、色散、增益與正交偏振復(fù)用后一分二成正交信號光與參考光，且正交偏振方向沿著保偏光纖快慢軸；信號光先經(jīng)衍射空間散開，后進(jìn)入空間光成像系統(tǒng)，攜帶樣品信息后沿光路返回；加載樣品信息的信號光與參考光一起接入光學(xué)相干接收機(jī)完成光學(xué)相干探測，并由光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)高速模數(shù)轉(zhuǎn)換對電信號高速采樣轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，最后由計算機(jī)解調(diào)復(fù)原圖像。本發(fā)明與傳統(tǒng)CCD成像傳感器相比，在保證微米級成像分辨率的情況下，能以超高的百MHz幀率獲取樣品的偏振信息，而且基于光學(xué)相干接收機(jī)的全數(shù)字采集有利于后期實時分析以及圖像優(yōu)化處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于偏振顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及超快偏振成像技術(shù)，更具體地涉及一種基于光學(xué)相干探測的飛秒激光超高速正交偏振成像裝置及方法。

背景技術(shù)

偏振光成像是光學(xué)成像領(lǐng)域里一個非常重要的成像技術(shù)，它能提供強(qiáng)度、相位、偏振多維信息。特別是在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，偏振光成像技術(shù)有著無需入侵、對樣品低損傷、對亞波長結(jié)構(gòu)變化敏感的優(yōu)點。光偏振態(tài)的改變與樣品的微觀結(jié)構(gòu)有著密切聯(lián)系，所以對光偏振態(tài)的測量能夠獲得組織樣品豐富的結(jié)構(gòu)信息。除了對靜態(tài)的組織結(jié)構(gòu)成像外，偏振成像技術(shù)還被廣泛用于微觀的動態(tài)生物醫(yī)學(xué)研究。為了更好的了解實時微觀偏振敏感的動態(tài)變化過程以及實現(xiàn)大容量的組織甚至細(xì)胞偏振研究，提高偏振光成像技術(shù)的時間分辨率是十分必要的。

現(xiàn)今的偏振光成像技術(shù)的圖像獲取速度較慢，其中，CCD和CMOS圖像傳感器是現(xiàn)今在偏振光成像系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。在日常生活中，這兩種成像器一般只會擁有30HZ的幀率。盡管在實驗室里，通過減少像素數(shù)量可以獲得幾十KHZ的幀率，但必然會降低成像質(zhì)量。這種成像器的像素靈敏度和刷新頻率相互之間是存在較大限制的。要想保證圖像越清晰，相應(yīng)的圖片刷新頻率必須越低；相反地，如果圖片的刷新頻率越高，圖片就會越不清晰。這種靈敏度與幀率之間的互相限制也幾乎影響著所有的偏振光成像系統(tǒng)。

因此，急需尋找一種超快的偏振光成像技術(shù)來適應(yīng)現(xiàn)代偏振成像的實驗分析工作或?qū)嶋H生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述成像速度問題，提供一種基于光學(xué)相干探測的飛秒激光超高速正交偏振顯微成像裝置及方法，其能夠在保證微米級成像分辨率的前提下大幅提高成像速度，并還能獲取樣品的偏振信息。

本發(fā)明的第一個目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種超高速正交偏振成像裝置，所述的成像裝置包括飛秒激光器1、濾波器2、色散光纖3、光纖放大器4、偏振控制器5、光纖起偏器6、第一保偏耦合器7、指定長度保偏光纖8、偏振合束器9、第二保偏耦合器10、環(huán)形器11、激光準(zhǔn)直透鏡12、λ/4空間波/13，衍射光柵14、第一顯微物鏡15、第二顯微物鏡16、樣品17、平面反射鏡18、光纖延遲線19、光學(xué)相干接收機(jī)20、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊21、計算機(jī)22，其中λ為飛秒激光的中心波長。