[发明专利]一种超高速正交偏振成像装置及方法

说明书

本发明公开了一种超高速正交偏振成像装置及方法，该成像方法过程如下：飞秒激光经滤波、色散、增益与正交偏振复用后一分二成正交信号光与参考光，且正交偏振方向沿着保偏光纤快慢轴；信号光先经衍射空间散开，后进入空间光成像系统，携带样品信息后沿光路返回；加载样品信息的信号光与参考光一起接入光学相干接收机完成光学相干探测，并由光信号转换为电信号，再经高速模数转换对电信号高速采样转化为数字信号输出，最后由计算机解调复原图像。本发明与传统CCD成像传感器相比，在保证微米级成像分辨率的情况下，能以超高的百MHz帧率获取样品的偏振信息，而且基于光学相干接收机的全数字采集有利于后期实时分析以及图像优化处理。

技术领域

本发明属于偏振显微成像技术领域，具体涉及超快偏振成像技术，更具体地涉及一种基于光学相干探测的飞秒激光超高速正交偏振成像装置及方法。

背景技术

偏振光成像是光学成像领域里一个非常重要的成像技术，它能提供强度、相位、偏振多维信息。特别是在生物医学成像领域，偏振光成像技术有着无需入侵、对样品低损伤、对亚波长结构变化敏感的优点。光偏振态的改变与样品的微观结构有着密切联系，所以对光偏振态的测量能够获得组织样品丰富的结构信息。除了对静态的组织结构成像外，偏振成像技术还被广泛用于微观的动态生物医学研究。为了更好的了解实时微观偏振敏感的动态变化过程以及实现大容量的组织甚至细胞偏振研究，提高偏振光成像技术的时间分辨率是十分必要的。

现今的偏振光成像技术的图像获取速度较慢，其中，CCD和CMOS图像传感器是现今在偏振光成像系统中应用最广泛的技术。在日常生活中，这两种成像器一般只会拥有30HZ的帧率。尽管在实验室里，通过减少像素数量可以获得几十KHZ的帧率，但必然会降低成像质量。这种成像器的像素灵敏度和刷新频率相互之间是存在较大限制的。要想保证图像越清晰，相应的图片刷新频率必须越低；相反地，如果图片的刷新频率越高，图片就会越不清晰。这种灵敏度与帧率之间的互相限制也几乎影响着所有的偏振光成像系统。

因此，急需寻找一种超快的偏振光成像技术来适应现代偏振成像的实验分析工作或实际生产的需要。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述成像速度问题，提供一种基于光学相干探测的飞秒激光超高速正交偏振显微成像装置及方法，其能够在保证微米级成像分辨率的前提下大幅提高成像速度，并还能获取样品的偏振信息。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种超高速正交偏振成像装置，所述的成像装置包括飞秒激光器1、滤波器2、色散光纤3、光纤放大器4、偏振控制器5、光纤起偏器6、第一保偏耦合器7、指定长度保偏光纤8、偏振合束器9、第二保偏耦合器10、环形器11、激光准直透镜12、λ/4空间波/13，衍射光栅14、第一显微物镜15、第二显微物镜16、样品17、平面反射镜18、光纤延迟线19、光学相干接收机20、高速模数转换模块21、计算机22，其中λ为飞秒激光的中心波长。