[發明專利]一種基于多芯少模光纖的細胞形態分析儀

在審

• 申請號: 202111187409.5
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113866971A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 苑立波;王東輝;孟令知
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06;G02B6/255;G02B6/02;G02B6/028;G02B6/26
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本發明提供的是一種基于多芯少模光纖的細胞形態分析儀，其特征是：它由模式控制單模光纖(1)、雙包層過渡光纖(2)、多孔毛細管(3)、扇入扇出拉錐區(4)、異質多芯光纖(5)、姿態控制單模光纖(6)、雙包層過渡光纖(7)、低折射率多孔套管(8)、模式轉換拉錐區(9)、多芯少模光纖(10)和光纖磨錐區(11)組成。本發明可用于微小尺度、多方位、多姿態的物質超分辨率成像，可廣泛用于顯微成像領域。

技術領域

本發明涉及的是一種基于多芯少模光纖的細胞形態分析儀，可用于微小尺度、多方位、多姿態物體的超分辨率成像，屬于顯微成像技術領域。

背景技術

隨著現代生物科學和醫療科學的發展，研究者對微觀結構觀測提出了越來越高的要求，傳統的光學顯微鏡受限于衍射極限無法分辨半波長尺度下的物質結構，在這種需求下赫爾于1994年提出了受激發射損耗(STED)顯微成像技術，該技術的核心是在熒光物質在受光照產生熒光激發時，在激發光束外圍疊加一個不同波長的環形光束(被稱為STED光束，損耗光束)，該環形光束可以迫使其照射范圍內的熒光染料原子做受激輻射，從而無法發出正常的熒光信號，而環形光束中央的暗區仍能正常發出熒光，該技術極大地縮小了顯微鏡的最小分辨尺寸，并且不受衍射效應限制，即在理論上暗心區域可以被調節至無限小，使其稱為一項非常有應用潛力的顯微技術。

目前市場上大部分STED顯微技術均基于空間光調制器來產生環形的STED光束和使激發光束與STED光束保持同軸匹配。這種空間光式的實驗方案是相當復雜的，實驗前往往需要長時間地進行系統校正，并且實驗中的干擾因素諸如，震動、溫度變化等因素都會引起空間光路的響應進一步影響STED顯微鏡中環形光斑的位置和形狀，這些因素都會導致整個STED系統的性能下降。正是因為傳統的STED顯微鏡面臨此類問題，基于光纖的STED顯微鏡應運而生，基于光纖的STED系統可大大簡化系統的復雜度，提高系統的靈活性和穩定性，但同時如何在光纖中實現環形光束稱為了主要問題。

在應用STED顯微技術觀測細胞的同時，如何移動精準地細胞也是需要考慮，傳統技術一般使用壓電陶瓷位移器來驅動細胞移動逐點成像，但是該方法無法簡單地調節細胞姿態，并且兩個設備共同使用限制了器件的集成化。

光子燈籠是近十幾年興起的一種波導器件，能實現單模光纖與多模光纖之間模式低損耗耦合功能，是一種理想的光纖通信模分復用器件。光子燈籠連接單個多模波導與多個單模波導，一般通過低折射率毛細套管約束多根異質單模光纖熔融拉錐制備。光子燈籠是一種互易性器件，它既能實現將光纖的基模轉換至特定高階模式的模式復用器功能，也能實現將高階模式解調并耦合至對應單模端口。

公布號為CN109752830B的專利提出了一種基于光纖的STED超分辨率顯微照明裝置，該發明使用空間光激發雙包層光纖中光纖內包層的高階模式，形成了環形光束，但其無法指定激發模式，仍需精細調節以實現環形光束。

公布號為CN111653380A的專利提出了一種基于單光纖的STED超分辨率顯微成像裝置。該發明使用螺旋光纖使得損耗光耦合至光纖渦旋模式，形成環形的輸出光場而不影響激發光的出射狀態。

公布號為CN111653378A的專利提出了一種基于多光纖光鑷的STED超分辨率顯微成像裝置。該專利提出的方法是通過螺旋光纖將損耗光轉換為光纖高階渦旋模式，同時分布于待測粒子周圍的多根單模光纖，又能利用光鑷作用調節粒子的運動位置實現了一種高精度的STED顯微鏡，該方法需要對多根光纖的位置進行精確調節，集成度不夠高。

本發明公開了一種基于多芯少模光纖的細胞形態分析儀。可用于微小尺度、多方位、多姿態的物質超分辨率成像，可廣泛用于顯微成像等領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多芯少模光纖的細胞形態分析儀。

本發明的目的是這樣實現的：