单光束成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了单光束成像装置及方法，属于显微成像技术领域

【技术实现步骤摘要】
单光束成像装置及方法


[0001]本专利技术涉及显微成像
，尤其涉及单光束成像装置及方法
。

技术介绍

[0002]受激发射损耗
(stimulated emission depletion
，
STED)
显微镜技术基本原理是采用两束激光同时照射样品，其中一束激光用来激发荧光分子，使物镜焦点艾里斑范围内的荧光分子处于激发态；同时，用另外一束中心光强为零的环形损耗激光与之叠加，使物镜焦点艾里斑边沿区域处于激发态的荧光分子通过受激辐射损耗过程返回基态而不自发辐射荧光，因此只有中心区域的荧光分子可自发辐射荧光，从而获得超衍射极限的荧光发光点
。
[0003]STED
和超分辨光诱导抑制纳米光刻
(super resolution photoinduction
‑
inhibition nanolithography
，
SPIN)
技术在内的超分辨技术的专利技术，使光学成像和光学数据存储
(Operational Data Store
，
ODS)
领域发生了革命性的变化，突破了阿贝衍射极限
。
在超分辨技术中，
STED
和
SPIN
通过两束激光的开关控制降低有效点扩展函数
(PSF)
来提高分辨率，使三维光学成像
、
内窥镜
、
光刻和光学数据存储等与点扫描相关的应用发生了革命性的变化
。
然而，这两种光束成像方法需要脉冲激光或高功率连续激光的高功率电平来进行关断
(
抑制
)
过程，从而导致光数据存储材料的光损伤和光漂白
。
此外，在类
STED
显微镜中使用两束不同的激光需要特殊的滤光片
、
相位板
、
二色镜
、
激光和色差校正，使得系统变得复杂
。

技术实现思路

[0004]针对现有使用两束不同的激光光束的成像装置存在结构复杂的问题，现提供一种旨在可同时激发和抑制的单光束成像装置及方法
。
[0005]本专利技术提供了一种单光束成像装置，应用于对具有三重态性能的样品成像，包括：
[0006]连续波激光器，用于发射连续波激光光束，并入射至时间波前复用器；
[0007]时间波前复用器，用于将入射的连续波激光光束调制成激励光脉冲和抑制光脉冲，激励光脉冲和抑制光脉冲依次切换入射至成像装置；
[0008]成像装置，用于将激励光脉冲和抑制光脉冲依次切换入射至样品，同时调制激励光脉冲和抑制光脉冲入射至样品的时间，成像装置还用于探测样品出射的光进行成像
。
[0009]优选的，所述激励光脉冲为高斯分布的脉冲
。
[0010]优选的，所述抑制光脉冲为甜甜圈分布的脉冲
。
[0011]优选的，所述时间波前复用器包括声光调制器
、
偏振器
、
电光调制器
、
第一偏振分束器
、
第二偏振分束器
、
第一反射镜
、
螺旋相位板和第二反射镜；
[0012]连续波激光器发射激光光束的传输方向上依次设置有声光调制器
、
偏振器
、
电光调制器
、
第一偏振分束器，第一偏振分束器分出的一束光入射至第一反射镜，第一反射镜反射的光入射至螺旋相位板，螺旋相位板出射的光入射至第二反射镜，第二反射镜反射的光
入射至第二偏振分束器，第二偏振分束器分出的一束光为激励光脉冲或抑制光脉冲
。
[0013]优选的，所述时间波前复用器还包括函数发生器，用于驱动声光调制器和电光调制器
。
[0014]优选的，所述成像装置包括第三反射镜
、
光电探测器
、1/4
波片和成像物镜；
[0015]所述第二偏振分束器分出的激励光脉冲和抑制光脉冲依次经第三反射镜透射
、1/4
波片入射至成像物镜；
[0016]存储模块出射的光经成像物镜和
1/4
波片入射至第三反射镜，再经第三反射镜反射后入射至光电探测器
。
[0017]优选的，所述光电探测器为单光子雪崩二极管
。
[0018]本专利技术还提供了一种单光束成像装置的成像方法，包括：
[0019]打开具有三重态性能的样品，将连续波激光调制成激励光脉冲入射至样品，调制激励光脉冲入射至样品的时间，关闭样品，实现激励光脉冲短时间入射；
[0020]打开样品，将连续波激光调制成抑制光脉冲入射至样品，调制抑制光脉冲入射至样品的时间，关闭样品，实现抑制光脉冲长时间入射；
[0021]探测样品出射的光进行成像
。
[0022]优选的，所述激励光脉冲为高斯分布的脉冲
。
[0023]优选的，所述抑制光脉冲为甜甜圈分布的脉冲
。
[0024]上述技术方案的有益效果：
[0025]本技术方案中，本专利技术采用单光束，利用时间复用连续波
(CW)
光束波前和荧光团时间抑制过程的原理，在短时间
(
激励
)
和长时间
(
抑制
)
之间进行时间调制，同时在激励和抑制之间进行波前调制来实现成像，简化了成像装置的结构，同时提高了成像超分辨率
。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所述的单光束成像装置的一种实施例的光路结构图；
[0027]图
2a
为本专利技术中短脉冲入射样品的能量转移路径示意图；
[0028]图
2b
为本专利技术中长脉冲入射样品的能量转移路径示意图；
[0029]图
3a
为本专利技术中长脉冲的脉冲峰值能量与荧光强度的曲线图；
[0030]图
3b
为本专利技术中长脉冲的脉冲峰值能量与荧光半峰全宽的曲线图；
[0031]图4为本专利技术所述的单光束成像装置的成像方法的一种实施例的流程图
。
具体实施方式
[0032]以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点
。
[0033]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中
。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素
。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式
。
相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的
、
本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子
。
[0034]在本公开使用的术语是仅仅出于描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单光束成像装置，应用于对具有三重态性能的样品成像，其特征在于，包括：连续波激光器，用于发射连续波激光光束，并入射至时间波前复用器；时间波前复用器，用于将入射的连续波激光光束调制成激励光脉冲和抑制光脉冲，激励光脉冲和抑制光脉冲依次切换入射至成像装置；成像装置，用于将激励光脉冲和抑制光脉冲依次切换入射至样品，同时调制激励光脉冲和抑制光脉冲入射至样品的时间，成像装置还用于探测样品出射的光进行成像
。2.
根据权利要求1所述的单光束成像装置，其特征在于，所述激励光脉冲为高斯分布的脉冲
。3.
根据权利要求1所述的单光束成像装置，其特征在于，所述抑制光脉冲为甜甜圈分布的脉冲
。4.
根据权利要求1所述的单光束成像装置，其特征在于，所述时间波前复用器包括声光调制器
、
偏振器
、
电光调制器
、
第一偏振分束器
、
第二偏振分束器
、
第一反射镜
、
螺旋相位板和第二反射镜；连续波激光器发射激光光束的传输方向上依次设置有声光调制器
、
偏振器
、
电光调制器
、
第一偏振分束器，第一偏振分束器分出的一束光入射至第一反射镜，第一反射镜反射的光入射至螺旋相位板，螺旋相位板出射的光入射至第二反射镜，第二反射镜反射的光入射至第二偏振分束器，第二偏振分束器分出的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启明，高乐，栾海涛，顾敏，
申请(专利权)人：高乐栾海涛顾敏，
类型：发明
国别省市：