综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

多光子显微镜成像技术之二十八 同步泵浦拉曼激光器用于驱动双光子荧光显微镜

日期: 2023-04-06
浏览次数: 6

原创 邢宇婷 光波常 2023-03-25 08:00 发表于北京

在标准的双光子显微镜中,很难区分不同类型的细胞或结构。为了解决这个问题,目前是使用在光谱上可以区分的荧光染料标记要跟踪的结构,通过双光子荧光成像来区分细胞和结构。然而,这些有效的荧光团通常具有广泛分离的激发光谱,大多数荧光团具有约50nm宽的激发光谱带宽,所以需要使用不同波长的脉冲激发它们,并且使用的激发脉冲应在中心波长上至少分离100nm。目前,波长可调的钛宝石飞秒激光器经常被用来依次激发多个荧光团。但是在波长调谐和重复扫描期间,较长的扫描时间可能会导致样品不稳定;顺序激发会使成像速度变慢。因此,迫切需要开发一种能够同时为双光子荧光显微镜提供多种激发波长的光源。

光纤激光器通常比固体激光器便宜得多,结构紧凑、,稳定。为了同时激发光谱上不同的荧光团,目前已在光纤中实现了各种非线性波长转换的方案,包括孤子自频移、参量放大、自相位调制和拉曼激光。基于孤子自频移的光源用于显微镜成像时,拉曼孤子的定时抖动可能会显著增加测量的噪声。基于四波混频和自相位调制的系统均需用到光子晶体光纤,系统复杂,光纤集成具有挑战性。拉曼激光中的拉曼位移受到二氧化硅中13THz斯托克斯位移的限制。在用掺镱光纤激光器泵浦的拉曼激光器中,驱动脉冲接近1030nm,拉曼激光被限制在大约1080nm,不是成像的最佳波长。

增益管理非线性放大显著扩展了掺镱光纤放大器可实现的带宽,在这种技术中,放大器由相对窄带的脉冲作为种子,然后在移向更长波长的同时光谱展宽约100倍,能实现1030nm1180nm的宽带脉冲,且可压缩到接近变换极限。脉冲的带宽和能量受到受激拉曼散射(SRS)的限制。如果超过该限制,则脉冲能量的很大一部分被频移到斯托克斯光中,这个过程是非相干的,因为它是由噪声造成的。

最近,康纳尔大学Frank Wise教授课题组描述了一种同步泵浦拉曼光纤激光器,能在1050nm1200nm处产生脉冲。拉曼激光器的概念设计如图1所示,短脉冲种子激光器和掺镱光纤一起充当增益管理非线性放大器,在1200nm附近发生自发拉曼散射产生斯托克斯光。1150nm的二向色镜在增益光纤之后将脉冲波长未红移的部分耦合出腔,。半波片和偏振分束器用来调节输出能量。1200nm的长通滤波器进一步滤出斯托克斯光,斯托克斯光通过延迟线传播进一步返回增益光纤,延迟线使其与种子同步,并在进入放大器时与种子重新组合,从而在1200nm处提供正反馈。在没有反馈的情况下,斯托克斯光的能量非常低,并且是非相干的。然而,在反馈存在的情况下,能既提高斯托克斯光的相干性,又显著增加其能量。

多光子显微镜成像技术之二十八 同步泵浦拉曼激光器用于驱动双光子荧光显微镜

1 基于增益管理放大的同步泵浦拉曼激光器[1]

在这项工作中,该组使用增益管理非线性放大将一阶斯托克斯峰移到1200nm1200nm处的腔正反馈使该处的斯托克斯光不断被放大。然后滤出未位移的脉冲以增加脉冲的光谱分离,从而在1050nm1200nm处获得能量为2415nJ的脉冲。最终通过对小鼠大脑成像并检测血管、神经元和其他细胞结构,证明了该系统在三色双光子成像中的实用性。

多光子显微镜成像技术之二十八 同步泵浦拉曼激光器用于驱动双光子荧光显微镜

2 压缩的未位移脉冲(a)和压缩的斯托克斯脉冲(c)的强度自相关,相应的光谱分别显示在(b)和(d)中[1]

参考文献

[1] Michael L. Buttolph, Menansili A. Mejooli, Pavel Sidorenko, Chi-Yong Eom, Chris B.Schaffer, and Frank W. Wise, 'Synchronously pumped Raman laser for simultaneous degenerate and nondegenerate two-photon microscopy,' Biomed. Opt. Express 12, 2496-2507 (2021)


Hot News / 相关推荐
  • 2025 - 05 - 09
    点击次数: 225
    2025年5月9日上午,海关总署风险防控局(上海)和上海海关风险防控分局领导到上海市稀土协会开展调研交流座谈会,旨在深入了解稀土产业现状、面临的问题以及发展趋势,为海关制定更科学合理的政策和支持产业高质量发展的措施提供依据。协会部分会员代表出席本次会议。吴建思秘书长主持会议并介绍了参会人员,协会副会长,上海三环磁性材料有限公司总经理饶晓雷代表协会致欢迎辞,对海关领导的到来表示热烈欢迎,并希望通过本...
  • 2025 - 05 - 09
    点击次数: 274
    2025年5月9日上午,海关总署风险防控局(上海)和上海海关风险防控分局领导到上海市稀土协会开展调研交流座谈会,旨在深入了解稀土产业现状、面临的问题以及发展趋势,为海关制定更科学合理的政策和支持产业高质量发展的措施提供依据。协会部分会员代表出席本次会议。吴建思秘书长主持会议并介绍了参会人员,协会副会长,上海三环磁性材料有限公司总经理饶晓雷代表协会致欢迎辞,对海关领导的到来表示热烈欢迎,并希望通过本...
  • 2025 - 05 - 09
    点击次数: 93
    来源:Advanced Electronic Materials基于磁热效应的磁制冷技术因其环境友好,效率高等优点而受到广泛关注。但是,目前的磁制冷材料很难满足实际应用需求。主要表现在大磁熵变峰值和大的制冷能力难以同时兼顾。由于磁热效应通常伴随着磁结构的变化,所以解决此问题方法之一就是寻找具有多重磁相变的磁制冷材料,其在保证大磁热效应的同时,又能在一定程度上加宽制冷温区从而增加制冷能力。因此厘清这...
  • 2025 - 05 - 09
    点击次数: 86
    来源:Journal of the European Ceramic Society 随着“双碳”(碳达峰和碳中和)目标的提出,降低能耗和提高能源效率已成为关键问题。通过高级隔热材料减少热传递是提高能源效率和降低全球总能耗的有效方法。特别是在建筑、制造、航空航天和太阳能集中领域,绝缘材料可用于节省能源并保护绝缘物体免受温度波动的影响。理想的保温材料应具备低密度、低导热性、良好的机械性能和...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1  沪公网安备 31010402010140号
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务