[發明專利]一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統及方法

在審

• 申請號: 202211027120.1
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115615956A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 陳友華;嵇承;匡翠方;張金風;劉旭
• 申請（專利權）人: 浙大寧波理工學院
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45;G01N21/64
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 鮑英彬

1.一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，包括：

光源模塊，用于發出不同波長的線偏振激光束；

分束與移相模塊，其包括用于接收線偏振激光束、并將其分為第一光束、第二光束以及第三光束的分束單元以及用于改變第一光束與第二光束相位的移相單元；

準直與偏振調節模塊，用于對經過移相單元的第一光束、第二光束以及第三光束進行準直、并改變偏振方向的處理；

顯微鏡模塊，用于接收經過準直和偏振調節模塊的第一光束、第二光束以及第三光束并將其照射在樣品上形成干涉圖案，并用于收集樣品激發的熒光信號；

成像模塊，用于接收顯微鏡模塊收集的熒光信號、并成像。

2.根據權利要求1所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述光源模塊包括多色激光器，所述多色激光器用于發出不同波長的線偏振激光束。

3.根據權利要求2所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述分束單元包括用于接收所述多色激光器發出的線偏振激光束的分束器；所述移相單元包括三個壓電陶瓷以及三個保偏光纖；

所述分束器還用于將所述線偏振激光束分為強度相等的第一光束、第二光束以及第三光束，并通過三個所述保偏光纖分別將第一光束、第二光束以及第三光束傳輸至所述準直與偏振調節模塊中；

三個所述壓電陶瓷均位于所述分束器以及所述準直與偏振調節模塊之間，三個所述保偏光纖的中部分別纏繞在三個所述壓電陶瓷的外側。

4.根據權利要求3所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，三個所述保偏光纖在三個所述壓電陶瓷上的纏繞圈數一致。

5.根據權利要求3所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述分束與移相模塊還包括支架，所述支架位于三個所述壓電陶瓷以及所述準直與偏振調節模塊之間，所述支架上設有供三個所述保偏光纖通過的套環，所述套環直徑與所述保偏光纖的直徑相同；

三個所述套環呈正三角形排列在所述支架上。

6.根據權利要求3所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述準直與偏振調節模塊包括準直擴束器以及偏振片，所述準直擴束器用于接收三個所述保偏光纖中的第一光束、第二光束以及第三光束，并可用于對第一光束、第二光束以及第三光束進行擴束以及準直處理，所述偏振片用于改變通過所述準直擴束器的第一光束、第二光束以及第三光束的偏振方向。

7.根據權利要求6所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述顯微鏡模塊包括透鏡、反射鏡、第一管鏡、二向色鏡以及物鏡，所述第一光束、第二光束以及第三光束依次通過透鏡、反射鏡、第一管鏡、二向色鏡以及所述物鏡照射到樣品上，并形成干涉圖案。

8.根據權利要求7所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像系統，其特征在于，所述成像模塊包括依次遠離所述二向色鏡的濾波片、第二管鏡、相機、采集卡以及計算機，在樣品表面產生的熒光信號依次通過物鏡、二向色鏡、濾光片、第二管鏡進入到相機中，所述相機用于熒光信號的成像；

所述計算機通過數據采集卡輸出信號，用于控制多色激光器、壓電陶瓷以及相機同步工作，并用于計算得出超分辨圖像。

9.一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像方法，其特征在于，包括步驟：

S1：將多色激光器發出的光束分為第一光束、第二光束以及第三光束，并將分束后的第一光束、第二光束以及第三光束以正三角形排列，在物鏡后瞳面上創建三個點光源的像，并通過物鏡在樣品表面生成六邊形晶格狀的干涉圖案；

S2：通過壓電陶瓷對第一光束和第二光束進行移相處理，使干涉圖案橫向移動；

S3：相機采集熒光信號，計算機通過超分辨重建算法來處理得到超分辨圖像。

10.根據權利要求9所述的一種基于全光纖晶格干涉的超分辨成像方法，其特征在于，S2中，第一光束與第二光束相位差的相移步長為第一光束與第二光束相位差的相移周期為2π，第二光束與第三光束相位差的相移步長為第二光束與第三光束相位差的相移周期為4π。