基於受激發射損耗與雙光子激發螢光的超分辨成像探頭的製作方法

2023-06-26 14:08:31

本實用新型涉及一種基於受激發射損耗(STED)技術和雙光子激發螢光相結合的超分辨成像探頭。

背景技術：

常規光學顯微術的解析度由於衍射極限的存在往往被限制在半波長左右，隨著人們對顯微技術解析度的要求越來越高，如何突破衍射極限成為了發展顯微成像技術的關鍵。1994年，德國科學家S. W.Hell 提出受激發射損耗（STED）顯微術，突破了傳統顯微鏡的衍射極限。雙光子顯微鏡因其對組織損傷小、成像深度深等特點是目前觀察活體組織內部結構的重要方法。若將STED技術融合到雙光子成像內窺鏡中，可大大提高內窺鏡探頭對活體組織結構微成像的解析度。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種基於受激發射損耗與雙光子激發螢光的超分辨成像探頭，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種基於受激發射損耗與雙光子激發螢光的超分辨成像探頭，包括一管狀殼體、一第一光纖、一第二光纖以及一雙包層光纖；所述第一光纖的一端以及所述第二光纖的一端均經一分路器連接至一雷射器；所述第一光纖的另一端連接至一光纖合路器；所述第二光纖的另一端分別經一光學參量振蕩器、一相位片以及一半波片連接至所述光纖合路器；所述雙包層光纖一端分別經所述光纖合路器以及一管狀壓電致動器連接至一設置於所述管狀殼體端部聚焦透鏡的旁側；所述雙包層光纖另一端連接經一光電倍增管連接至一探測器。

在本實用新型一實施例中，所述雙包層光纖包括用於傳輸入射光的纖芯、用於傳輸受激發後的自體螢光信號的內包層以及外包層。

在本實用新型一實施例中，所述管狀壓電致動器套設於所述雙包層光纖的外包層外側。

在本實用新型一實施例中，所述管狀壓電致動器還與一驅動電源相連。

在本實用新型一實施例中，所述第一光纖以及所述第二光纖經所述光纖合路器連接至所述雙包層光纖的纖芯。

在本實用新型一實施例中，所述光電倍增管與所述雙包層光纖的內包層相連。

在本實用新型一實施例中，所述光學參量振蕩器、所述相位片、所述半波片、所述光纖合路器以及所述管狀壓電致動器依次設置於所述管狀殼體內。

在本實用新型一實施例中，所述相位片為2π相位片。

在本實用新型一實施例中，所述雷射器為797nm飛秒雷射器。

在本實用新型一實施例中，所述光學參量振蕩器包括一差頻晶體。

相較於現有技術，本實用新型具有以下有益效果：實用新型提出的一種基於受激發射損耗與雙光子激發螢光的超分辨成像探頭，通過將光學參量振蕩器、2π漩渦相位片、半波片整合進探頭內，使探頭自身具有產生損耗光的能力，並將STED技術融合到雙光子內窺鏡探頭中，實現對樣品的無損超分辨成像。

附圖說明

圖1是本實用新型中基於受激發射損耗與雙光子激發螢光的超分辨成像探頭的原理圖。

圖2是本實用新型一實施例中光纖合路器的原理圖。

【標號說明】：1-第一光纖；2-第一光纖；3-雙包層光纖；4-光學參量振蕩器；5-相位片；6-半波片；7-光纖合路器；8-管狀壓電致動器；9-聚焦透鏡；10-管狀殼體。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型的技術方案進行具體說明。

如圖1所示，本實用新型提出了一種STED與雙光子顯微成像技術相結合的超分辨成像探頭，該探頭包括一管狀殼體10，該管狀殼體內部主要有：第一光纖1，第二光纖2，且第一光纖1與第二光纖2通過一個光纖合路器7匯入雙包層光纖3，光學參量振蕩器（OPO）4，2π相位片5，半波片6，管狀壓電致動器8。797nm的飛秒雷射經光纖分路器後分為兩束光，一束作為激發光經過光纖1進入探頭內部；另一束作為損耗光進入探頭內裝有差頻晶體的光學參量振蕩器（OPO）4後產生592nm的雷射，該雷射通過2π相位片5、半波片6進行相位調製產生環狀損耗光，而後也匯入雙包層光纖3的纖芯。即產生的損耗光與激發光通過光纖合路器7一起通過雙包層光纖3的纖芯進入探頭的前端，並通過聚焦透鏡9聚焦後到達樣品。管狀壓電致動器8套在雙包層光纖上實現對樣品的X-Y二維掃描，並由驅動電源供電。兩束脈衝光在樣品中疊加，環狀損耗光會將與激發光重合的部分的光能量損耗殆盡，從而產生比激發光更小的光斑，達到突破衍射極限的效果，樣品受其激發產生自發螢光信號，螢光信號通過雙包層光纖的內包層傳入光電倍增管進行信號放大後被探測器接收。

進一步的，在本實施例中，將OPO、2π相位片、半波片整合到探頭內部，使探頭自身具有產生損耗光的能力。

進一步的，在本實施例中，2π相位片是通過其內部的雷射的相位隨著弧向角從0~2π連續變化，配合聚焦透鏡可將圓形光斑調製成環形光斑。半波片將通過其內部的雷射偏振方向旋轉90°。

進一步的，在本實施例中，飛秒雷射波長選用797nm，該波長的光對組織的損傷小，並能同時激發組織中細胞和細胞間質等內源性信號用於組織微成像。同時，光參量振蕩器中的包含差頻晶體，配合光參量振蕩器可產生592nm雷射作為損耗光。

進一步的，在本實施例中，光參量振蕩器中的包含差頻晶體，可將797nm雷射轉化為592nm雷射。

進一步的，在本實施例中，雙包層光纖包含纖芯、內包層和外包層，纖芯用於傳輸入射光、內包層用於傳輸受激發後的自體螢光信號。

以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本實用新型技術方案的範圍時，均屬於本實用新型的保護範圍。