[發明專利]基于雙芯光纖光操控和動態散斑照明顯微成像系統

有效

• 申請號: 202110004297.9
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112835190B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 尹君;王少飛;于凌堯;陳宏宇;胡徐錦;賈源;苑立波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/36;G01N15/14;G01N21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙芯光纖光操控和動態散斑照明顯微成像系統，其特征是：所述系統由光操控系統和動態散斑照明顯微成像系統兩部分組成，所述系統主要由激光光源一(1)、激光光源二(13)、激光光源三(26)；透鏡一(2)、透鏡二(3)、透鏡三(6)、透鏡四(7)、透鏡五(16)、透鏡六(17)、透鏡七(21)、透鏡八(22)；散射體(4)；微位移臺(5)；5/5分束鏡一(14)、5/5分束鏡二(24)；反射鏡一(15)、反射鏡二(25)；單模光纖一(30)、單模光纖二(31)、單模光纖三(32)、單模光纖四(33)；光纖耦合器一(27)、光纖耦合器二(28)；雙芯光纖一(18)、雙芯光纖二(20)；漸變衰減片一(23)、漸變衰減片二(29)；復消色差顯微物鏡(12)；雙色鏡(11)；濾光片(10)；待測細胞(19)；CMOS相機(8)；成像鏡頭(9)組成，所述系統中，激光光源一(1)輸出的激光光束經透鏡一(2)和透鏡二(3)擴束后，經散射體(4)形成散斑圖案，經透鏡三(6)和透鏡四(7)擴束后，經雙色鏡(11)反射，在復消色差顯微物鏡(12)的后焦平面上形成散斑圖案的像，在待測細胞(19)上形成全場照明，通過移動微位移臺(5)來改變散射體(4)的位置，使投射在待測細胞(19)上的散斑圖案發生變化，通過數學公式均方根算法來獲得樣品的層析圖像；激光光源二(13)輸出的激光經5/5分束鏡一(14)分成兩束，一束經透鏡五(16)，一束經過反射鏡一(15)再經過透鏡六(17)，分別耦合進單模光纖一(30)、單模光纖二(31)，單模光纖一(30)、單模光纖二(31)經光纖耦合器一(27)與一條輸出端面加工成特定角度的雙芯光纖一(18)耦合，實現待測細胞(19)的穩定捕獲，激光光源三(26)通過5/5分束鏡二(24)分成兩束光，一束經漸變衰減片二(29)，再經過透鏡七(21)，另一束經反射鏡二(25)和漸變衰減片一(23)，再經透鏡八(22)，分別耦合進單模光纖三(32)、單模光纖四(33)，單模光纖三(32)、單模光纖四(33)經光纖耦合器二(28)與一條輸出端面加工成特定角度的雙芯光纖二(20)耦合，調節漸變衰減片一(23)和漸變衰減片二(29)控制待測細胞(19)繞特定軸線旋轉。

2.根據權利要求1所述的基于雙芯光纖光操控和動態散斑照明顯微成像系統，光操控系統主要由激光光源二(13)、激光光源三(26)；透鏡五(16)、透鏡六(17)、透鏡七(21)、透鏡八(22)；5/5分束鏡一(14)、5/5分束鏡二(24)；反射鏡一(15)、反射鏡二(25)；單模光纖一(30)、單模光纖二(31)、單模光纖三(32)、單模光纖四(33)；光纖耦合器一(27)、光纖耦合器二(28)；雙芯光纖一(18)、雙芯光纖二(20)；漸變衰減片一(23)、漸變衰減片二(29)組成；激光光源二(13)輸出的激光經5/5分束鏡一(14)分成兩束，一束經透鏡五(16)，一束經過反射鏡一(15)再經過、透鏡六(17)，分別耦合進單模光纖一(30)、單模光纖二(31)，單模光纖一(30)、單模光纖二(31)經光纖耦合器一(27)與一條輸出端面加工成特定角度的雙芯光纖一(18)耦合，實現待測細胞(19)的穩定捕獲，激光光源三(26)通過5/5分束鏡二(24)分成兩束光，一束經漸變衰減片二(29)，再經過透鏡七(21)，另一束經反射鏡二(25)和漸變衰減片一(23)，再經透鏡八(22)，分別耦合進兩條單模光纖三(32)、單模光纖四(33)，單模光纖三(32)、單模光纖四(33)經光纖耦合器二(28)與一條輸出端面加工成特定角度的雙芯光纖二(20)耦合，通過調節漸變衰減片一(23)、漸變衰減片二(29)，改變雙芯光纖二(20)各纖芯的輸出功率，從而改變輸出端聚焦光場強度分布，控制待測細胞繞特定軸線旋轉。

3.根據權利要求1所述的基于雙芯光纖光操控和動態散斑照明顯微成像系統，動態散斑照明寬場熒光顯微成像系統主要由激光光源一(1)；透鏡一(2)、透鏡二(3)、透鏡三(6)、透鏡四(7)；散射體(4)；微位移臺(5)；復消色差顯微物鏡(12)；雙色鏡(11)；濾光片(10)；待測細胞(19)；CMOS相機(8)；成像鏡頭(9)組成，所述系統中激光光源一(1)發出的激光光束經透鏡一(2)和透鏡二(3)擴束后投射到散射體(4)上形成散斑圖案，再經過透鏡三(6)和透鏡四(7)擴束，經雙色鏡(11)反射后在復消色差顯微物鏡(12)后焦平面上形成散斑圖案的像，經復消色差顯微物鏡(12)在待測細胞(19)上形成全場照明，當待測細胞(19)在光場控制下旋轉至特定角度并達到穩定狀態時，通過移動微位移臺(5)來改變散射體(4)的位置，使投射在待測細胞(19)上的散斑圖案發生變化，不同散斑圖案激發產生的熒光信號由顯微物鏡(12)收集，經雙色鏡(11)和濾光片(10)消除背景噪聲，由成像鏡頭(9)和CMOS相機(8)同步記錄多幅熒光圖像，由于散斑照明條件下，焦平面附近激發產生的熒光信號變化最劇烈，利用數學公式均方根算法即可提取焦平面附近的熒光層析圖像，通過改變光場強度分布控制細胞繞軸線連續旋轉，從而獲取整個待測細胞的三維結構熒光圖像。