[發明專利]一種基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置及成像方法

在審

• 申請號: 202210840656.9
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115201177A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 楊康文;劉亮;黃坤;曾和平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01;G02B21/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 郭靖宇

1.一種基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，包括同步雙色光源、非線性放大及光譜展寬模塊、頻譜遞進掃描控制模塊、線性放大模塊、合束及樣品探測模塊和數據處理模塊，所述同步雙色光源包括時域同步的第一光纖激光器和第二光纖激光器，所述第一光纖激光器包括色散控制器或啁啾控制器，且所述第一光纖激光器發射第一光束，所述第二光纖激光器發射第二光束，所述第二光束依次連接線性放大模塊和合束及樣品探測模塊；

所述非線性放大及光譜展寬模塊包括功率調節器、非線性放大器和傳輸光纖，所述第一光束依次連接所述功率調節器、非線性放大器、傳輸光纖和合束及樣品探測模塊；

所述合束及樣品探測模塊與所述數據處理模塊信號連接，所述頻譜遞進掃描控制模塊分別與所述色散控制器或啁啾控制器、功率控制器和非線性放大器連接，所述頻譜遞進掃描控制模塊還與所述數據處理模塊信號連接。

2.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述第一光纖激光器和所述第二光纖激光器的鎖模方式皆是非線性偏振旋轉、可飽和吸收和非線性放大環境的其中一種。

3.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述色散控制器或啁啾控制器由對腔內色散或啁啾進行主動控制的光纖光柵、空間光柵對、電光調制器或聲光調制器構成。

4.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，雙色光源的同步方式采用注入式或共腔式。

5.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述合束及樣品探測模塊包括實現雙色脈沖空間重合的波分復用器或二向色鏡、實現雙色脈沖時間重合的空間延時器或光纖延時器、聚焦透鏡、待測樣品、準直透鏡、樣品控制臺、濾波模塊和探測模塊。

6.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述功率調節器由光纖放大器構成，當打開或增加所述光纖放大器的泵浦光，所述功率調節器對第一光束起到增益作用；當關閉或降低所述光纖放大器的泵浦光，所述功率調節器對所述第一光束起到損耗作用，所述功率調節器的泵浦功率受到頻譜遞進掃描控制模塊的主動控制。

7.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述非線性放大器由非線性光纖放大器構成，所述非線性光纖放大器的泵浦功率受頻譜遞進掃描控制模塊主動控制。

8.根據權利要求1所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述傳輸光纖為有源光纖或無源光纖，所述傳輸光纖通過引入色散實現寬帶光譜的超短脈沖在時域上的光譜-時間的映射，并在映射過程中實現光譜寬度的進一步展寬或者光譜形狀的整形。

9.一種基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置的成像方法，使用如權利要求1-8任意一項所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置，其特征在于，所述頻譜遞進掃描控制模塊通過分別與所述色散控制器或啁啾控制器、功率調節器和非線性放大器相連接控制非線性光譜展寬過程，所述同步雙色光源中，通過非線性放大及光譜展寬模塊的含有色散控制器或啁啾控制器的所述第一光束與通過線性放大模塊的所述第二光束在合束及樣品探測模塊內實現時間與空間的重合，重合后的光束照射于待測樣品上，探測模塊探測到所述待測樣品的相干拉曼散射信號，并將所述相干拉曼散射信號送入所述數據處理模塊，所述數據處理模塊同時接收所述相干拉曼散射信號和來自頻譜遞進掃描控制模塊的信號，從而實現相干拉曼散射成像。

10.根據權利要求9所述的基于頻譜遞進掃描的相干拉曼散射成像裝置的成像方法，其特征在于，所述頻譜遞進掃描控制模塊分別通過控制第一光纖激光器的腔內參數、功率調節器和非線性放大器的泵浦功率，實現非線性光譜展寬過程的主動控制，并將光譜展寬過程的同步控制信號輸入至所述數據處理模塊，所述數據處理模塊根據同步控制信號，結合相干拉曼散射成像信號，將其與不同的光譜成分對應，實現多個化學鍵的同時成像。