[發明專利]一種熒光成像裝置和熒光成像方法

在審

• 申請號: 202010885190.5
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112113940A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王科;邱娉;陳新林;程慧
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G02B21/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 劉永康

本申請適用于熒光成像技術領域，提供了一種熒光成像裝置和熒光成像方法，其中，熒光成像裝置包括用于產生激光的激光發生器，以及沿所述激光的光路依次設置的頻率調制設備、掃描振鏡設備和熒光顯微設備；所述頻率調制設備包括沿所述激光的光路依次設置的耦合透鏡、保偏大模場光纖、解耦合透鏡，以及第一濾光片。利用了激光在保偏大模場光纖內的自相位調制效應，并使用第一濾光片對激光的頻率進行選擇，進而獲得相應頻率與波長的激光，以用于激光掃描共聚焦熒光顯微，相較于傳統的使用光子晶體光纖的方案，激光更容易耦合至保偏大模場光纖，而且保偏大模場光纖結構簡單可靠、價格更低且市場保有量大，能夠極大地降低熒光成像裝置的成本。

技術領域

本申請涉及熒光成像技術領域，特別涉及一種熒光成像裝置和熒光成像方法。

背景技術

多光子顯微成像(Multi-Photon Microscopy，MPM)是一種非線性光學成像技術，在高光子密度的長波長光的照射下，熒光分子能夠同時吸收兩個或者以上光子后，從低能態躍遷到高能態，并在衰變過程中重新向低能態躍遷并發出熒光。多光子顯微成像根據激發同一熒光信號需要同時吸收的光子數可分為雙光子顯微成像，三光子顯微成像和四光子顯微成像等。相對于單光子熒光顯微鏡，多光子顯微鏡的最大的優勢在于對活體組織具備更強的穿透能力，特別適用于對深層活體組織結構進行成像，比如能夠用于對活體動物大腦的研究。

不同的激發光波長下存在不同的多光子顯微成像模式，其中，采用1700nm波長窗口(大約從1600nm到1840nm)的激發光的三光子顯微成像能夠實現最大的成像深度。這一現象的物理解釋是，在1700nm波長窗口的激光在皮下組織中的衰減(包括吸收造成的衰減和散射造成的衰減)最少；而且，相比于雙光子顯微成像，三光子顯微成像中活體組織的表面處產生的背景熒光強度更低。

三光子顯微成像技術中，常采用提高飛秒激光光源的激光強度的方式得到1700nm波長窗口的激光，如采用鎖模激光技術，光參數振蕩技術和光參數放大技術等，這些方案中都需要用到激光的孤子自頻移效應(Soliton Self-Frequency Shift，SSFS)獲得高能飛秒脈沖激光。孤子自頻移效應是反常色散光纖中的一種非線性光學現象，利用孤子自頻移效應能夠使飛秒孤子脈沖的波長發生紅移，進而將商用的1550nm飛秒激光光源發出的激光變更為1700nm波長窗口的激光。由于孤子的能量與光纖的有效模場面積A_eff成正比，而光子晶體光纖具有非常巨大的有效模場面積(可達幾千平方微米)，能夠在1700nm波長窗口的激光產生具有大于100nJ的孤子能量的激光，滿足深層組織多光子顯微成像的能量需求。但是，這也導致現有技術中，多光子顯微成像的光源嚴重依賴光子晶體光纖，而光子晶體光纖存在光耦合困難的問題，而且價格極為昂貴。

發明內容

本申請的目的在于提供一種熒光成像裝置，旨在解決傳統的多光子顯微熒光設備激光耦合困難的技術問題。

本申請是這樣實現的，一種熒光成像裝置，包括用于產生激光的激光發生器，以及沿所述激光的光路依次設置的頻率調制設備、掃描振鏡設備和熒光顯微設備；所述頻率調制設備包括沿所述激光的光路依次設置的耦合透鏡、保偏大模場光纖、解耦合透鏡，以及第一濾光片。

在本申請的一個實施例中，所述熒光顯微設備包括設置于所述激光經過所述掃描振鏡設備反射后的光路上的二向色鏡、設置于所述激光經過所述二向色鏡反射后的光路上的物鏡組件，以及設置于所述二向色鏡的遠離所述物鏡組件的方向上的成像組件。

在本申請的一個實施例中，所述成像組件包括設置于所述二向色鏡的遠離所述物鏡組件的方向上的第二濾光片、依次設置于所述激光穿過所述第二濾光片后的光路上的第三濾光片和第一光傳感器，以及依次設置于所述激光經過所述第二濾光片反射后的光路上的第四濾光片和第二光傳感器。

在本申請的一個實施例中，所述第一濾光片和所述第三濾光片均采用長通濾光片，所述第二濾光片和所述第四濾光片均采用帶通濾光片。