[发明专利]基于双芯光纤光操控和动态散斑照明显微成像系统

权利要求书

1.一种基于双芯光纤光操控和动态散斑照明显微成像系统，其特征是：所述系统由光操控系统和动态散斑照明显微成像系统两部分组成，所述系统主要由激光光源一(1)、激光光源二(13)、激光光源三(26)；透镜一(2)、透镜二(3)、透镜三(6)、透镜四(7)、透镜五(16)、透镜六(17)、透镜七(21)、透镜八(22)；散射体(4)；微位移台(5)；5/5分束镜一(14)、5/5分束镜二(24)；反射镜一(15)、反射镜二(25)；单模光纤一(30)、单模光纤二(31)、单模光纤三(32)、单模光纤四(33)；光纤耦合器一(27)、光纤耦合器二(28)；双芯光纤一(18)、双芯光纤二(20)；渐变衰减片一(23)、渐变衰减片二(29)；复消色差显微物镜(12)；双色镜(11)；滤光片(10)；待测细胞(19)；CMOS相机(8)；成像镜头(9)组成，所述系统中，激光光源一(1)输出的激光光束经透镜一(2)和透镜二(3)扩束后，经散射体(4)形成散斑图案，经透镜三(6)和透镜四(7)扩束后，经双色镜(11)反射，在复消色差显微物镜(12)的后焦平面上形成散斑图案的像，在待测细胞(19)上形成全场照明，通过移动微位移台(5)来改变散射体(4)的位置，使投射在待测细胞(19)上的散斑图案发生变化，通过数学公式均方根算法来获得样品的层析图像；激光光源二(13)输出的激光经5/5分束镜一(14)分成两束，一束经透镜五(16)，一束经过反射镜一(15)再经过透镜六(17)，分别耦合进单模光纤一(30)、单模光纤二(31)，单模光纤一(30)、单模光纤二(31)经光纤耦合器一(27)与一条输出端面加工成特定角度的双芯光纤一(18)耦合，实现待测细胞(19)的稳定捕获，激光光源三(26)通过5/5分束镜二(24)分成两束光，一束经渐变衰减片二(29)，再经过透镜七(21)，另一束经反射镜二(25)和渐变衰减片一(23)，再经透镜八(22)，分别耦合进单模光纤三(32)、单模光纤四(33)，单模光纤三(32)、单模光纤四(33)经光纤耦合器二(28)与一条输出端面加工成特定角度的双芯光纤二(20)耦合，调节渐变衰减片一(23)和渐变衰减片二(29)控制待测细胞(19)绕特定轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的基于双芯光纤光操控和动态散斑照明显微成像系统，光操控系统主要由激光光源二(13)、激光光源三(26)；透镜五(16)、透镜六(17)、透镜七(21)、透镜八(22)；5/5分束镜一(14)、5/5分束镜二(24)；反射镜一(15)、反射镜二(25)；单模光纤一(30)、单模光纤二(31)、单模光纤三(32)、单模光纤四(33)；光纤耦合器一(27)、光纤耦合器二(28)；双芯光纤一(18)、双芯光纤二(20)；渐变衰减片一(23)、渐变衰减片二(29)组成；激光光源二(13)输出的激光经5/5分束镜一(14)分成两束，一束经透镜五(16)，一束经过反射镜一(15)再经过、透镜六(17)，分别耦合进单模光纤一(30)、单模光纤二(31)，单模光纤一(30)、单模光纤二(31)经光纤耦合器一(27)与一条输出端面加工成特定角度的双芯光纤一(18)耦合，实现待测细胞(19)的稳定捕获，激光光源三(26)通过5/5分束镜二(24)分成两束光，一束经渐变衰减片二(29)，再经过透镜七(21)，另一束经反射镜二(25)和渐变衰减片一(23)，再经透镜八(22)，分别耦合进两条单模光纤三(32)、单模光纤四(33)，单模光纤三(32)、单模光纤四(33)经光纤耦合器二(28)与一条输出端面加工成特定角度的双芯光纤二(20)耦合，通过调节渐变衰减片一(23)、渐变衰减片二(29)，改变双芯光纤二(20)各纤芯的输出功率，从而改变输出端聚焦光场强度分布，控制待测细胞绕特定轴线旋转。

3.根据权利要求1所述的基于双芯光纤光操控和动态散斑照明显微成像系统，动态散斑照明宽场荧光显微成像系统主要由激光光源一(1)；透镜一(2)、透镜二(3)、透镜三(6)、透镜四(7)；散射体(4)；微位移台(5)；复消色差显微物镜(12)；双色镜(11)；滤光片(10)；待测细胞(19)；CMOS相机(8)；成像镜头(9)组成，所述系统中激光光源一(1)发出的激光光束经透镜一(2)和透镜二(3)扩束后投射到散射体(4)上形成散斑图案，再经过透镜三(6)和透镜四(7)扩束，经双色镜(11)反射后在复消色差显微物镜(12)后焦平面上形成散斑图案的像，经复消色差显微物镜(12)在待测细胞(19)上形成全场照明，当待测细胞(19)在光场控制下旋转至特定角度并达到稳定状态时，通过移动微位移台(5)来改变散射体(4)的位置，使投射在待测细胞(19)上的散斑图案发生变化，不同散斑图案激发产生的荧光信号由显微物镜(12)收集，经双色镜(11)和滤光片(10)消除背景噪声，由成像镜头(9)和CMOS相机(8)同步记录多幅荧光图像，由于散斑照明条件下，焦平面附近激发产生的荧光信号变化最剧烈，利用数学公式均方根算法即可提取焦平面附近的荧光层析图像，通过改变光场强度分布控制细胞绕轴线连续旋转，从而获取整个待测细胞的三维结构荧光图像。