多通道相干拉曼散射光学装置和成像系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多通道相干拉曼散射光学装置和成像系统，包括分束器、第一光学组件、第二光学组件、光强调制器和第一合束器；分束器将种子光进行分束传输；第一光学组件将种子光转化为泵浦光；第二光学组件将种子光转化为波长互不相同的斯托克斯光；光强调制器对斯托克斯光的光强进行调制，各个斯托克斯光以光强强弱交错的形式输出至第一合束器进行合束，使各路斯托克斯光与泵浦光激发多种特定分子的振动模式产生的相干拉曼散射信号，实现原位多通道同时成像，提升光学成像系统的工作效率，取代价格昂贵的高灵敏度探测器阵列，还能够避免多束高峰值功率光同时激发样品引起非线性光学饱和。

【技术实现步骤摘要】
多通道相干拉曼散射光学装置和成像系统
本专利技术涉及光学
，特别是涉及一种多通道相干拉曼散射光学装置和多通道相干拉曼散射显微成像系统。
技术介绍
相干拉曼散射光谱技术是光学
中的重要技术，包括受激拉曼散射光谱技术、相干反斯托克斯拉曼光谱技术、拉曼诱导克尔效应等，其主要使用超短脉冲激光来激发样本本身的非线性光学信号，然后通过应用激光扫描和显微技术，获得样本的显微成像，该技术应用在生物成像和分子检测领域，具有免化学染料标记、生物分子特异性成像、三维成像等优势，在组织切片样本成像、细胞成像、人体动态成像等医学领域具有巨大价值。当两束或以上激发光的频率差与样本的特征拉曼峰匹配时，可以实现受激拉曼散射信号的辐射，从而使得样本产生的光学信号得到极大增强。目前报道的用于产生相干拉曼散射信号的技术主要包括三种，第一种是采用两台相位锁定的固体激光器作为产生相干拉曼散射的泵浦光和斯托克斯光；第二种是采用超短脉冲激光器配备光学参量振荡器或光学参量放大器，产生泵浦光和斯托克斯光；第三种是由超短脉冲固体激光或光纤激光配备非线性光子晶体光纤，产生泵浦光和斯托克斯光。其中，采用固体激光器的方案的主要问题为系统体积大，结构复杂，成本昂贵，并且光路为自由光路，稳定性差。另一方面，泵浦非线性光子晶体光纤产生的超连续白光功率较低，产生的相干拉曼散射信号很弱，只能使用高灵敏度的探测器阵列进行探测，并且只适用于相干反斯托克斯拉曼散射显微成像。相干反斯托克斯拉曼散射光谱中会包含非共振信号引起的背景噪声，不利于光谱分析，并且高灵敏度的探测器阵列如电子增强电荷耦合器件价格极其昂贵，该技术成本极高。对于受激拉曼散射，其光谱中不包含背景噪声且探测器价格较低，然而，目前采用探测器阵列的测量技术无法实现受激拉曼散射显微成像。总之，目前相干拉曼散射显微成像技术方向为，设计结构紧凑、稳定的系统、降低成本、实现多通道或高光谱成像。
技术实现思路
基于此，针对不同分子振动模式，实现多通道相干拉曼散射信号同时成像，提升系统的工作效率，并且取代价格昂贵的高灵敏度探测器阵列，提供一种多通道相干拉曼散射光学装置和多通道相干拉曼散射显微成像系统。一种多通道相干拉曼散射光学装置，包括：分束器、第一光学组件、第二光学组件、光强调制器和第一合束器；其中，所述分束器，用于将种子光分束至泵浦支路和至少两路斯托克斯支路传输；所述第一光学组件，用于将所述泵浦支路的种子光转化为泵浦光输出至所述第一合束器；所述第二光学组件，用于将各个所述斯托克斯支路的种子光转化为波长互不相同的斯托克斯光；所述光强调制器，用于对所述斯托克斯光的光强进行调制，以使各个所述斯托克斯光以光强强弱交错的形式输出至所述第一合束器；所述第一合束器，用于将所述泵浦光和各个斯托克斯光进行合束。上述多通道相干拉曼散射光学装置，分束器可以接收种子光并将其分束至泵浦支路和至少两路斯托克斯支路中进行传输，第一光学组件将泵浦支路上传输的种子光转化为用于产生相干拉曼散射信号的泵浦光，所述第二光学组件将各个斯托克斯支路上传输的种子光转化为频率互不相同的斯托克斯光，光强调制器对该斯托克斯光的光强进行调制，使之以光强强弱交错的形式输出至第一合束器进行合束，从而使得合束后的光强强弱交错的各路斯托克斯光与泵浦光激发多种特定分子的振动模式产生的相干拉曼散射信号，实现多通道相干拉曼散射信号同时成像，提升光学成像系统的工作效率，取代价格昂贵的高灵敏度探测器阵列，而且还能够避免多束高峰值功率斯托克斯光同时激发样品时引起的非线性光学饱和，提高相干拉曼散射信号的质量。在一个实施例中，还包括设于所述第二光学组件与光强调制器之间的第二合束器；其中，所述第二合束器，用于将波长互不相同的各个所述斯托克斯光进行合束，并输出至所述光强调制器。在一个实施例中，还包括设于所述光强调制器与第一合束器之间的第三合束器；其中，所述光强调制器的数量为多个，分别设于各个所述斯托克斯支路上；所述第三合束器，用于将各个所述光强调制器输出的斯托克斯光进行合束，并输出至第一合束器。在一个实施例中，所述第一光学组件包括设于所述泵浦支路上的倍频模块；其中，所述倍频模块，用于将所述种子光进行倍频输出为所述泵浦光。在一个实施例中，所述第一光学组件还包括设于所述分束器与倍频模块之间的调谐模块；其中，所述调谐模块，用于将所述分束器分束至泵浦支路的种子光进行调谐，并输出至所述倍频模块。在一个实施例中，所述调谐模块依次包括光子晶体光纤和第一窄带滤光片；其中，所述光子晶体光纤，用于将泵浦支路的所述种子光进行频率扩展，并输出至所述第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片，用于从频率扩展后的所述种子光中滤出指定频率的种子光，并输出至所述倍频模块。在一个实施例中，所述第一光学组件还包括第一光纤放大器和第一光束准直器；其中，所述第一光纤放大器和第一光束准直器依次设于所述第一窄带滤光片与倍频模块之间；所述第一光纤放大器，用于将所述第一窄带滤光片滤出的指定频率的所述种子光进行放大，并输出至所述第一光束准直器；所述第一光束准直器，用于将放大后的所述种子光进行准直，并输出至所述倍频模块。在一个实施例中，所述第二光学组件依次包括第二窄带滤光片、第二光纤放大器、第二光束准直器和光程调整机构；其中，所述第二窄带滤光片，用于从所述分束器分束至泵浦支路上的所述种子光中滤出指定频率的斯托克斯光，并输出至所述第二光纤放大器；所述第二光纤放大器，用于将所述斯托克斯光进行放大，并输出至所述第二光束准直器；所述第二光束准直器，用于将放大的所述斯托克斯光进行准直，并输出至所述光程调整机构；所述光程调整机构，用于对所述准直的斯托克斯光的光程进行调整，以使所述各个所述斯托克斯支路的斯托克斯光的光程与所述泵浦支路上的泵浦光的光程一致。在一个实施例中，提供一种多通道相干拉曼散射显微成像系统，包括依次布置的光纤激光器、光隔离器、如上任一项实施例所述的多通道相干拉曼散射光学装置、激光振镜、显微镜和光信号探测设备；其中，所述光纤激光器，用于通过光隔离器将种子光输入至所述光学装置；所述多通道相干拉曼散射光学装置，用于将所述种子光转化为用于产生相干拉曼散射信号的泵浦光以及至少两束斯托克斯光，并合束输出至所述激光振镜；所述激光振镜，用于将合束的所述泵浦光和斯托克斯光输入到所述显微镜中，以使在所述显微镜的样品处产生相干拉曼散射信号；所述光信号探测设备，用于探测所述相干拉曼散射信号并对该相干拉曼散射信号进行成像。上述多通道相干拉曼散射显微成像系统，分束器可以接收光纤激光器产生的种子光并将其分束至泵浦支路和至少两路斯托克斯支路中进行传输，第一光学组件将泵浦支路上传输的种子光转化为用于产生相干拉曼散射信号的泵浦光，第二光学组件将各个斯托克斯支路上传输的种子光转化为频率互不相同的斯托克斯光，光强调制器对该斯托克斯光的光强进行调制，使之以光强强弱交错的形式输出至第一合束器进行合束，从而使得合束后的光强强弱交错的各路斯托克斯光与泵浦光可以通过激光振镜聚焦在显微镜的样品处使得该样品产生相干拉曼散射信号，再通过光信号探测设备探测该相干拉曼散射信号并进行成像，能够避免多束高峰值功率斯托克斯光同时激发样品时引起的非线性光学饱和，提高相干拉曼散射信号的质量，还能够同时激发样品的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，包括：分束器、第一光学组件、第二光学组件、光强调制器和第一合束器；其中，所述分束器，用于将种子光分束至泵浦支路和至少两路斯托克斯支路传输；所述第一光学组件，用于将所述泵浦支路的种子光转化为泵浦光输出至所述第一合束器；所述第二光学组件，用于将各个所述斯托克斯支路的种子光转化为波长互不相同的斯托克斯光；所述光强调制器，用于对所述斯托克斯光的光强进行调制，以使各个所述斯托克斯光以光强强弱交错的形式输出至所述第一合束器；所述第一合束器，用于将所述泵浦光和各个斯托克斯光进行合束。

【技术特征摘要】
1.一种多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，包括：分束器、第一光学组件、第二光学组件、光强调制器和第一合束器；其中，所述分束器，用于将种子光分束至泵浦支路和至少两路斯托克斯支路传输；所述第一光学组件，用于将所述泵浦支路的种子光转化为泵浦光输出至所述第一合束器；所述第二光学组件，用于将各个所述斯托克斯支路的种子光转化为波长互不相同的斯托克斯光；所述光强调制器，用于对所述斯托克斯光的光强进行调制，以使各个所述斯托克斯光以光强强弱交错的形式输出至所述第一合束器；所述第一合束器，用于将所述泵浦光和各个斯托克斯光进行合束。2.根据权利要求1所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，还包括设于所述第二光学组件与光强调制器之间的第二合束器；其中，所述第二合束器，用于将波长互不相同的各个所述斯托克斯光进行合束，并输出至所述光强调制器。3.根据权利要求1所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，还包括设于所述光强调制器与第一合束器之间的第三合束器；其中，所述光强调制器的数量为多个，分别设于各个所述斯托克斯支路上；所述第三合束器，用于将各个所述光强调制器输出的斯托克斯光进行合束，并输出至第一合束器。4.根据权利要求1所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，所述第一光学组件包括设于所述泵浦支路上的倍频模块；其中，所述倍频模块，用于将所述种子光进行倍频输出为所述泵浦光。5.根据权利要求4所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，所述第一光学组件还包括设于所述分束器与倍频模块之间的调谐模块；其中，所述调谐模块，用于将所述分束器分束至泵浦支路的种子光进行调谐，并输出至所述倍频模块。6.根据权利要求5所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，所述调谐模块依次包括光子晶体光纤和第一窄带滤光片；其中，所述光子晶体光纤，用于将泵浦支路的所述种子光进行频率扩展，并输出至所述第一窄带滤光片；所述第一窄带滤光片，用于从频率扩展后的所述种子光中滤出指定频率的种子光，并输出至所述倍频模块。7.根据权利要求6所述的多通道相干拉曼散射光学装置，其特征在于，所述第一光学组件还包括第一光纤放大器和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱海，蓝栩砚，
申请(专利权)人：广州光智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44