[发明专利]一种飞秒干涉散射显微成像系统及测量方法

权利要求书

1.一种飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，包括飞秒激光器（1）、第一分光镜（2）、激发模块、探测模块、物镜（19）、样品台（18）、第二分光镜（20）、成像模块以及控制和处理模块（26）；

其中，飞秒激光器（1）产生飞秒激光脉冲，经第一分光镜（2）分成反射光束和透射光束，其中反射光经过激发模块, 在所述样品台（18）处样品上产生宽场泵浦光斑，激发泵浦区域内的样品；透射光经过探测模块和第二分光镜（20）在样品台处样品上产生宽场探测光斑，探测激发态样品的信号，该信号经过成像模块形成图像；所述控制和处理模块（26）用于采集和处理图像，

所述成像模块包括：部分反射空间滤波器（22）、第二滤光片（23）、成像镜头（24）以及CMOS相机（25）；

其中，经样品台（18）处样品反射的泵浦光经过第二分光镜（20）部分透射，被二向色镜（21）和第二滤光片（23）滤除；经样品台（18）处样品反射的探测光经过第二分光镜（20）部分透射后，再经二向色镜（21）透射，由部分反射空间滤波器（22）进行干涉光场调制，经过第二滤光片（23），由成像镜头（24）汇聚在CMOS相机（25）的像面上成像。

2.根据权利要求1所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，

所述激发模块包括：光参量放大器（3）、第一可变光阑（4）、第一光强调节器（5）、斩波器（6）、第一半波片（7）、第一滤光片（8）、第一凸透镜（9）以及二向色镜（21）；

在所述激发模块中，所述反射光经过所述光参量放大器（3）调节波长后作为泵浦光，依次经过所述第一可变光阑（4）、所述第一光强调节器（5）、所述斩波器（6）、所述第一半波片（7）、所述第一滤光片（8），由所述第一凸透镜（9）汇聚光束，经过所述二向色镜（21）反射、所述第二分光镜（20）部分透射后聚焦在物镜后焦面，在样品台处样品上产生宽场泵浦光斑，激发所述样品。

3.根据权利要求2所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述探测模块包括：全反镜（10）、光学延迟线（11）、第二可变光阑（12）、第二光强调节器（13）、第二半波片（14）、超连续白光发生器（15）、第三光强调节器（16）以及第二凸透镜（17）；

在所述探测模块中，所述透射光被全反镜（10）反射后依次经过所述光学延迟线（11）、所述第二可变光阑（12）、所述第二光强调节器（13）、所述第二半波片（14）后，由所述超连续白光发生器（15）产生超连续白光作为探测光；所述探测光经过所述第三光强调节器（16），由所述第二凸透镜（17）汇聚光束，经过所述第二分光镜（20）部分反射后聚焦在所述物镜（19）后焦面，在所述样品台（18）处样品上产生宽场探测光斑，探测激发态样品的信号。

4.根据权利要求3所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述超连续白光发生器用于将飞秒激光转化为超连续白光作为探测光，光谱范围从近紫外到近红外波段。

5.根据权利要求3所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述超连续白光发生器可从超连续白光中截取单色光作为探测光。

6.根据权利要求2所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述第一凸透镜（9）安装在一个翻转镜架中，可将第一凸透镜（9）置于光路中，实现宽场泵浦。

7.根据权利要求1所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述部分反射空间滤波器（22）为镀在透明基底上的金属膜。

8.根据权利要求1所述的飞秒干涉散射显微成像系统，其特征在于，所述控制和处理模块（26）用于控制斩波器、光学延迟线和CMOS相机的时序以及处理图像得到瞬态干涉散射信号，实现自动化图像采集和处理。

9.一种基于权利要求1至8任一所述的飞秒干涉散射显微成像系统的测量方法，其特征在于，包括步骤：

（1）、由飞秒激光器产生飞秒激光脉冲，经第一分光镜分成反射光束和透射光束；

（2）、反射光经过激发模块, 在所述样品台处样品上产生宽场泵浦光斑，激发泵浦区域内的样品；透射光经过探测模块和第二分光镜（20）在样品台处样品上产生宽场探测光斑，探测激发态样品的信号；

（3）、将探测到的激发态下样品的信号输入成像模块形成图像；

（4）、控制和处理模块（26）采集和处理图像，得到瞬态干涉散射信号。