双光子显微成像系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双光子显微成像系统，所述双光子显微成像系统包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，所述二次谐波产生装置位于所述激光器与所述双光子显微成像装置之间；所述二次谐波产生装置用于对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，所述二次谐波产生装置包括依次设置于所述激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质。本发明专利技术通过非线性介质对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，大大简化了整个系统的结构、降低了整个系统的成本，且非线性介质受环境干扰较小，从而提升了整个系统的稳定性。此外，本发明专利技术不需要采用结构复杂且价格昂贵的锁模钛蓝宝石激光器作为泵浦光源，进一步降低了成本。

Two photon microscopic imaging system

【技术实现步骤摘要】
双光子显微成像系统
本专利技术涉及光学显微成像
，尤其涉及一种双光子显微成像系统。
技术介绍
双光子荧光显微成像技术利用非线性激发原理，将有效激发体积限制在物镜焦点，因而极大提高了普通单光子荧光光学显微镜的成像分辨率，具有优秀的三维扫描层析能力。双光子显微成像技术对散射生物样品具有亚细胞的分辨率，在生物活体组织荧光成像领域，尤其是脑、皮肤等高散射组织的体成像中，已成为一种必不可少的成像工具。常用的双光子显微镜通过使用锁模钛蓝宝石激光器作为激发光源，发射波长为650nm～1050nm，这些激光器结构复杂、价格昂贵，且钛蓝宝石的增益最大值在800nm处，当接近680nm时增益曲线快速下降，从而限制了低于680nm处可获得的功率。然而在一些生物应用领域只有短波长光源才能激发出荧光信号，例如：红细胞无标记荧光成像领域，且短波长光源相对于长波长光源具有更高的荧光激发效率。现有的采用680nm以下激发光源的双光子显微镜通过以下两种方式实现：一种是通过将钛蓝宝石发射的红色激光导入一段特殊设计的光子晶体光纤中，使其波长由于非线性效应发生频率上转换；另一种是通过将单一中心波长在1000nm左右的近红外飞秒光纤激光器发射的长波长激光导入光参量振荡器(OPO)中，实现飞秒激光波长的转换。利用光子晶体光纤或光参量振荡技术均具有较高的理论门槛，实施起来比较困难。另外，非线性光纤技术仍然需要钛蓝宝石这样复杂且昂贵的激光器作为泵浦光源，且光子晶体光纤对环境条件(如温度、泵浦功率等)比较敏感；光参量振荡技术虽然可以采用性价比较高的光纤飞秒激光器作为原始光源，但是光参量振荡器结构比较复杂，调节也比较麻烦。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种双光子显微成像系统，能够简化结构、降低成本、提升整个系统的稳定性。本专利技术提出的具体技术方案为：提供一种双光子显微成像系统，所述双光子显微成像系统包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，所述二次谐波产生装置位于所述激光器与所述双光子显微成像装置之间；所述二次谐波产生装置用于对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，所述二次谐波产生装置包括依次设置于所述激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质。进一步地，所述非线性介质的材质为三硼酸锂晶体、偏硼酸钡晶体、磷酸钛氧钾晶体中的一种，和/或所述非线性介质的厚度为0.5mm～5mm。进一步地，所述二次谐波产生装置还包括第一聚焦透镜和第一准直透镜，所述第一聚焦透镜设置于所述相位延迟片与所述非线性介质之间，所述第一准直透镜设置于所述非线性介质与所述反射器之间；所述第一聚焦透镜的后焦平面与所述第一准直透镜的前焦平面重合，所述非线性介质位于所述第一聚焦透镜的后焦平面上。进一步地，所述双光子显微成像装置包括反射器、分光器、显微成像结构、载物台、双光子荧光激发检测结构及处理器，所述反射器位于所述激光器的出射光路上，所述分光器位于所述反射器的反射光路上，所述显微成像结构、载物台依次设置于所述分光器的透射光路上，所述双光子荧光激发检测结构设置于所述分光器的反射光路上，或者所述显微成像结构、载物台依次设置于所述分光器的反射光路上，所述双光子荧光激发检测结构设置于所述分光器的透射光路上，所述处理器与所述双光子荧光激发检测结构连接。进一步地，所述双光子荧光激发检测结构包括依次设置于所述分光器的反射光路或透射光路上的第二聚焦透镜、滤光片及光电探测器，所述光电探测器位于所述第二聚焦透镜的后焦平面上，所述光电探测器与所述处理器连接。进一步地，所述反射器为振镜，所述反射器与所述处理器连接。进一步地，所述双光子显微成像装置还包括设于所述反射器的反射光路上的扩束结构，所述扩束结构包括第二准直透镜和第三聚焦透镜，所述第二准直透镜位于所述分光器与所述第三聚焦透镜之间；所述第三聚焦透镜的后焦平面与所述第二准直透镜的前焦平面重合。进一步地，所述显微成像结构包括物镜和驱动器，所述物镜设于所述分光器与所述载物台之间，所述驱动器分别与所述物镜、处理器连接。进一步地，所述分光器为二向色镜。进一步地，所述激光器为近红外锁模光纤激光器，所述近红外锁模光纤激光器的中心波长为1000nm～1100nm。本专利技术提供的双光子显微成像系统包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，所述二次谐波产生装置包括依次设置于所述激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质，通过非线性介质对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，大大简化了整个系统的结构、降低了整个系统的成本，且非线性介质受环境干扰较小，从而提升了整个系统的稳定性。此外，本专利技术不需要采用结构复杂且价格昂贵的锁模钛蓝宝石激光器作为泵浦光源，进一步降低了成本。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。图1为实施例一的双光子显微成像系统的结构示意图；图2为实施例一的双光子显微成像系统的另一结构示意图；图3为实施例二的双光子显微成像系统的结构示意图；图4为实施例四的双光子显微成像系统的结构示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，相同的标号将始终被用于表示相同的元件。本申请提供的双光子显微成像系统包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，二次谐波产生装置位于激光器与双光子显微成像装置之间。二次谐波产生装置用于对激光器发出的激光的频率进行倍增，以获得波长为激光器发出的激光的波长的一半的短波长激发脉冲，双光子显微成像装置用于获取样品在激光器的激发下产生的荧光图像。其中，二次谐波产生装置包括依次设置于激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质。相位延迟片用于调节激光器发出的激光的相位，以获得具有预定偏振方向的激光，非线性介质用于对具有预定偏振方向的激光进行频率倍增，产生波长为激光器发出的激光的波长的一半的短波长激发脉冲。本申请通过非线性介质对激光器发出的激光的频率进行倍增，大大简化了整个系统的结构、降低了整个系统的成本，且非线性介质受环境干扰较小，从而提升了整个系统的稳定性。此外，本申请不需要采用结构复杂且价格昂贵的锁模钛蓝宝石激光器作为泵浦光源，进一步降低了成本。下面通过几个具体的实施例并结合附图来对本申请中的双光子显微成像系统的结构进行详细的描述。实施例一参照图1、图2，本实施例中的双光子显微成像系统包括激光器1、二次谐波产生装置2及双光子显微成像装置3。为了描述方便，以下将激光器1发出的激光简称为原始激光，二次谐波产生装置2位于激光器1与双光子显微成像装置3之间。二次谐波产生装置2用于对原始激光的频率进行倍增，以获得短波长激发脉冲，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双光子显微成像系统，其特征在于，包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，所述二次谐波产生装置位于所述激光器与所述双光子显微成像装置之间；所述二次谐波产生装置用于对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，所述二次谐波产生装置包括依次设置于所述激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质。/n

【技术特征摘要】
1.一种双光子显微成像系统，其特征在于，包括激光器、二次谐波产生装置及双光子显微成像装置，所述二次谐波产生装置位于所述激光器与所述双光子显微成像装置之间；所述二次谐波产生装置用于对所述激光器发出的激光的频率进行倍增，所述二次谐波产生装置包括依次设置于所述激光器的出射光路上的相位延迟片、非线性介质。


2.根据权利要求1所述的双光子显微成像系统，其特征在于，所述非线性介质的材质为三硼酸锂晶体、偏硼酸钡晶体、磷酸钛氧钾晶体中的一种，和/或所述非线性介质的厚度为0.5mm～5mm。


3.根据权利要求1所述的双光子显微成像系统，其特征在于，所述二次谐波产生装置还包括第一聚焦透镜和第一准直透镜，所述第一聚焦透镜设置于所述相位延迟片与所述非线性介质之间，所述第一准直透镜设置于所述非线性介质与所述反射器之间；所述第一聚焦透镜的后焦平面与所述第一准直透镜的前焦平面重合，所述非线性介质位于所述第一聚焦透镜的后焦平面上。


4.根据权利要求1所述的双光子显微成像系统，其特征在于，所述双光子显微成像装置包括反射器、分光器、显微成像结构、载物台、双光子荧光激发检测结构及处理器，所述反射器位于所述激光器的出射光路上，所述分光器位于所述反射器的反射光路上，所述显微成像结构、载物台依次设置于所述分光器的透射光路上，所述双光子荧光激发检测结构设置于所述分光器的反射光路上，或者所述显微成像结构、载物台依次设置于所述分光器的反射光路上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴婷，廖九零，李慧，余佳，高玉峰，郑炜，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44