[实用新型]一种基于双重非线性效应的结构光照明成像装置

说明书

本实用新型公开了一种基于双重非线性效应的结构光照明成像装置，其包括飞秒激光器，其的出射方向上设有第一二向色镜，第一二向色镜的一个出射方向上沿光束前进方向依次设有激发光束滤光片、第一相位光栅和第一反射镜，另一个出射方向上沿光束前进方向依次设有损耗光束滤光片和第二反射镜，第二反射镜的出射方向上沿光束前进方向依次设有第二相位光栅和第二二向色镜，第二二向色镜的两个入射方向分别为第二相位光栅和第一反射镜的出射方向，其出射方向上沿光束前进方向依次设有样品台、反射光滤光片和相机；第一相位光栅和第二相位光栅能够沿水平轴旋转，且两者之间的相位相差π。本实用新型能够在实现超高分辨率的同时，得到更大的穿透深度。

技术领域

本实用新型涉及结构光照明技术领域，特别是涉及一种基于双重非线性效应的结构光照明成像装置。

背景技术

宽场荧光显微镜因其具有非侵袭性、分子特异性，能够实现实时动态成像等优点，在生命科学研究中得到了广泛的应用。然而，传统荧光显微镜的空间分辨率不可避免地受到衍射极限的限制，难以满足亚细胞样品的观察要求。近年来，为了突破衍射极限，各种用于提高光学显微镜分辨率的方法被提出，如受激发射损耗技术(STED)、结构光照明成像技术(SIM)等等，成功实现了亚细胞水平上的超分辨显微成像。

但是由于生物组织有很强的光散射性，光学成像方法只能用于组织表面成像，因此实现活体生物厚组织的三维成像成为新的挑战。双光子激发(2PE)荧光显微镜可以提供更好的轴向分辨率，更适合厚、半透明组织，因为其使用的近红外波长提供了更深的穿透深度，且和激发光强度之间的非线性效应限制荧光的产生于聚焦点处，导致光毒性和光漂白的降低。因此双光子激发(2PE)荧光显微镜可以提供更好的轴向分辨率，提高信噪比，提升成像速率，更适合厚、半透明组织。

线性SIM以其荧光收集效率高、成像速度快等优点，成为实时观察活细胞最有效的手段之一，将双光子激发技术(2PE)与结构光照明显微技术(SIM)相结合，使得在厚样品中增强分辨率成为可能。不幸的是，由于衍射极限的限制，线性SIM只能将分辨率提高两倍。虽然非线性SIM(NL SIM)，如饱和SIM(SSIM)和光开关SIM可以将横向分辨率扩展到～50nm甚至更高，但严重的光漂白和缓慢的光开关速度都分别阻碍了其在活细胞成像中的应用。相比之下，STED由于其开关响应快、随机噪声小、理论分辨率不受限制等特点，成为了一种更为可靠的非线性效应。目前也存在将SIM与STED技术结合的研究，可以极大提高显微成像的空间分辨率，但其成像技术中改变激发光与STED强度所造成的噪声增减程度不一致，且成像深度依然受限，难以满足对深层组织成像检测的需求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于双重非线性效应的结构光照明成像装置，能够在实现超高分辨率的同时，得到更大的穿透深度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种基于双重非线性效应的结构光照明成像装置，包括飞秒激光器，所述飞秒激光器的出射方向上设有第一二向色镜，所述第一二向色镜的一个出射方向上沿光束前进方向依次设有激发光束滤光片、第一相位光栅和第一反射镜，所述第一二向色镜的另一个出射方向上沿光束前进方向依次设有损耗光束滤光片和第二反射镜，所述第二反射镜的出射方向上沿光束前进方向依次设有第二相位光栅和第二二向色镜，其中，所述第二二向色镜的两个入射方向分别为第二相位光栅的出射方向和第一反射镜的出射方向，所述第二二向色镜的出射方向上沿光束前进方向依次设有样品台、反射光滤光片和相机；其中，所述第一相位光栅和第二相位光栅能够沿水平轴旋转，且两者之间的相位相差π。

优选的，所述激发光束滤光片与第一相位光栅之间的光路上还设有光程调节台。

优选的，所述损耗光束滤光片与第二反射镜之间的光路上还依次设有玻璃棒和光纤。

优选的，所述飞秒激光器与第一二向色镜之间的光路上还设有第一透镜。

优选的，所述光程调节台与第一相位光栅之间的光路上还设有第二透镜。