基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的是基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置。其特征是：它由用于STED成像的激光器、延时单元、光束生成器、成像显示仪、用于操控微球透镜的激光器、光功率控制模块、反馈控制模块、计算机、光纤耦合器以及多根单模光纤组成。本发明专利技术基于双包层光纤中的螺旋光栅的调制作用以及延时单元的延时作用，使两束激光在荧光样品表面发生受激发射损耗，实现“单点”的超分辨显微成像。又采用多根处于同一平面的单芯光纤实现对微球透镜的捕获及其在二维平面上精准可控移动，实现对荧光样品“全平面”的超分辨显微成像。本发明专利技术的优点在于，提高了现有STED成像器件的灵活性与集成度，使之能够适用于微小尺度的内窥多方位超分辨成像。

【技术实现步骤摘要】
基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置(一)
本专利技术涉及的是一种基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置，主要涉及光子学
，更具体地，涉及一种光纤STED超分辨成像方法与装置。(二)
技术介绍
由于传统荧光显微镜的分辨率存在衍射极限，近十多年来发展一些突破分辨率衍射极限的超分辨成像技术，如受激发射损耗显微术(STED)、结构光照明显微镜(structuredilluminationmicroscopy,SIM)、光激活定位显微术(PALM)、随机光学重构显微镜(stochasticopticalreconstructionmicroscopy,STORM)等。其中STED是在激光扫描共聚焦荧光显微镜的基础上引入另外一路波长比激发光较长的环形的损耗光。一个聚焦的激光束将荧光团激发到高的能量状态(激发态)，与此同时一个不同波长的环形损耗光斑聚焦叠加到前面的那束光斑上。这样两者的重叠区域激发态的荧光团会被拉低到最低能级(即基态)，只有中心区域的小区域发出荧光信号，受激点扩展函数(PSF)的有效尺寸比衍射极限PSF来的小，达到提高分辨率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置。其特征是：它由用于STED成像的激光器101和激光器102、延时单元2、光束生成器3、STED成像显示仪4、用于操控微球透镜的激光器5、光功率控制模块6、反馈控制模块7、对光功率进行调节的计算机8、一个1×6光纤耦合器9、两个1×2宽带光纤耦合器10以及多根单模光纤组成。所述的光束生成器3主要由处于同一平面Y的多根单芯光纤1201、垂直于平面Y的双包层光纤1202、双包层光纤圆锥台纤端13和可在纤端上自由滑动的微球透镜14构成，该双包层光纤1202由中央双包层纤芯1203、螺旋光栅1204、外包层1205组成，该单芯光纤1201有纤芯1206和包...

【技术特征摘要】
1.基于多光纤光镊的STED超分辨显微成像装置。其特征是：它由用于STED成像的激光器101和激光器102、延时单元2、光束生成器3、STED成像显示仪4、用于操控微球透镜的激光器5、光功率控制模块6、反馈控制模块7、对光功率进行调节的计算机8、一个1×6光纤耦合器9、两个1×2宽带光纤耦合器10以及多根单模光纤组成。所述的光束生成器3主要由处于同一平面Y的多根单芯光纤1201、垂直于平面Y的双包层光纤1202、双包层光纤圆锥台纤端13和可在纤端上自由滑动的微球透镜14构成，该双包层光纤1202由中央双包层纤芯1203、螺旋光栅1204、外包层1205组成，该单芯光纤1201有纤芯1206和包层1207组成。激光器5输出的捕获光22通过光功率控制模块6输入到多根单芯光纤1201的纤芯1206中，然后在多根单芯光纤1201纤端输出多个自由传输光束23，并稳定地三维捕获住微球透镜14。一方面，激光器101输出的激发光15通过光功率控制模块6和两个1×2宽带光纤耦合器10后被注入到中央双包层纤芯1203中，由于激发光15不会被螺旋光栅1204调制，因此直接从双包层光纤1202的纤端出射后被微球透镜14聚焦生成强聚焦激发光17，最后作用到荧光样品20表面使其发出荧光18；另一方面，激光器102输出的损耗光16经过延时单元2、光功率控制模块6和两个1×2宽带光纤耦合器10后被注入到中央双包层纤芯1202中，由于损耗光会被螺旋光栅1204调制生成涡旋模式，因此损耗光16从双包层光纤1202的光纤端出射并被微球透镜14聚焦后形成强聚焦中空环形损耗光19，然后到达荧光样品20表面。由于荧光18和强聚焦中空环形损耗光19的光斑中心完全重合，使得大部分处于荧光18光斑外围部分的荧光物质通过光学非线性作用被强行回到基态抑制其发荧光，随着中空环形损耗光19的光强不断增加，能荧光的光斑越来越小，最终分辨率不再受光的衍射所限制，从而打破衍射极限，最后形成的超分辨荧光成像信号21被微球透镜14收集到中央双包层纤芯1203中，并通过一个1×2宽带光纤耦合器10收集到STED成像显示仪4中，实现“单点”超分辨显微成像。由于可以通过光功率控制模块6独立控制每根单芯光纤1201传输捕获光22的光功率，从而对多个自由传输光束23的干涉光场分布实施调控，实现对微球透镜14的捕获点的空间位置的调节，最终实现微球透镜14在平面内的二维扫描移动24。通过微球透镜14的这种二维扫描移动24就可实现对强聚焦激发光17和强聚焦中空环形损耗光19的传输方向Z的改变，最终在荧光样品整个探测区域上实现面扫描，获得“平面”超分辨荧...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓洪昌，王瑞，苑立波，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45