[发明专利]基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像方法和装置

权利要求书

1.一种基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像装置，包括产生激发光束的照明系统，收集样品发出荧光信号的探测系统，以及用于控制和信号处理的计算机，其特征在于，所述的照明系统包括依次布置的：

激光器，发出激光光束；

电光调制模块，用于控制激光光束在右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之间的快速转换；

相位调制器件，对圆偏振光进行相位调制，形成照明样品并激发荧光的实心光斑和空心光斑；

所述的电光调制模块包括用于调制激发光偏振状态的电光调制器和用于控制电光调制器的高电压驱动模块，所述高电压驱动模块受控于所述计算机；

所述激光器和电光调制模块间设有用于将激发光调整为与电光调制器的晶体光轴方向夹角为45°的偏振片和用于调制其振幅状态的1/4波片，调节后的激光光束为右旋圆偏振光；

光束通过电光调制器，当电光调制器不施加控制电压时光束的偏振状态不发生变化，当电光调制器施加大小为电光调制器的半波电压V_π大小的电压时，光束转换为左旋圆偏振光，通过施加具有间隔的大小为V_π的高频脉冲电压，可以实现光束在右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之间的快速转换。

2.根据权利要求1所述的基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像装置，其特征在于，所述相位调制器件为0到2π的涡旋相位板；光束通过0到2π的涡旋相位板进行相位调制，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向一致时，得到空心光斑，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向相反时，得到实心光斑。

3.根据权利要求1所述的基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像装置，其特征在于，所述相位调制器件为加载0到2π的涡旋相位调制图案的空间光调制器；光束通过加载0到2π的涡旋相位调制图案的空间光调制器进行相位调制，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向一致时，得到空心光斑，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向相反时，得到实心光斑。

4.一种基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像方法，根据权利要求1-3任一项中的相位调制荧光差分显微成像装置，其特征在于，包括：

激光器发出的激光光束在准直后调节为右旋圆偏振光；

通过电光调制模块控制激光光束在右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之间的快速转换；

所述的电光调制模块包括用于调制激发光偏振状态的电光调制器和用于控制电光调制器的高电压驱动模块，所述高电压驱动模块受控于所述计算机；光束通过电光调制器，当电光调制器不施加控制电压时光束的偏振状态不发生变化，当电光调制器施加大小为电光调制器的半波电压V_π大小的电压时，光束转换为左旋圆偏振光，通过施加具有一定间隔的大小为V_π的高频脉冲电压，可以实现光束在右旋圆偏振光和左旋圆偏振光之间的快速转换；

对圆偏振光进行相位调制，形成照明样品并激发荧光的实心光斑和空心光斑；

收集荧光信号，分别得到实心光斑和空心光斑的扫描图像，差分处理后得到显微成像结果。

5.根据权利要求4所述的基于电光调制技术的相位调制荧光差分显微成像方法，其特征在于，利用相位调制器件对圆偏振光进行相位调制，所述相位调制器件为0到2π的涡旋相位板或加载0到2π的涡旋相位调制图案的空间光调制器；

光束通过0到2π的涡旋相位板进行相位调制，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向一致时，得到空心光斑，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向相反时，得到实心光斑；

或光束通过加载0到2π的涡旋相位调制图案的空间光调制器进行相位调制，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向一致时，得到空心光斑，当圆偏振光旋向和涡旋相位板的旋向相反时，得到实心光斑。