用于多模态非线性光学显微成像的增益管理放大全光纤飞秒激光技术

基于增益管理非线性放大的机制,求解非线性薛定谔方程和速率方程对脉冲在增益光纤中的传播过程进行仿真,研究了脉冲在增益光纤中的演化过程。结果表明,优化预啁啾量和种子光强度,可改变脉冲在增益光纤中的增益曲线。在动态增益曲线与非线性效应的共同作用下,输出光脉冲的频谱会迅速展宽数倍并带有线性啁啾,进而脉冲可被压缩至近傅里叶变换极限。为验证该超短脉冲产生方式的可行性,采用仿真结果中的最佳参数设置,成功设计并搭建了一台高能量、短脉宽、高质量的超快光纤光源。该光源可实现中心波长为1060 nm、重复频率为35 MHz、平均功率为267.4 mW以及脉冲宽度仅为39.5 fs的激光输出,与仿真结果高度一致。同现有的超短脉冲产生方式相比,本实验装置的结构更简单、造价更低、装置更紧凑、产生光束品质更佳。

计及偏移量的非线性光学显微成像误差校正方法

针对因非线性光学显微成像以客观像素特征为驱动源,一旦出现特征缺失,推断过程很容易形成误差,导致的光学显微图像失真现象严重、清晰度低问题,提出计及偏移量的非线性光学显微成像误差校正方法。利用数据驱动法全面、快速以及敏感地捕捉光学数据,划分光学显微图像的边缘和非边缘区域,设定标准滑动窗口,计算不同区域内像素点在该窗口内的像素灰度值,根据灰度值判定边缘点和非边缘点的误差形成概率。在此基础上,将误差校正看做一种角度或相位偏离补偿问题,设定偏离中心,计算误差概率较大的图像区域内各节点与中心间角度和相位偏移量,根据偏移量给出相应正向和负向补偿,完成有效误差校正。实验数据证明:所提方法误差校正精准度高,校正后成像失真、细节丢失以及分辨率低问题被解决,误差点的分布离散程度降低,算法整体实用性较强。

光纤非线性光学显微成像

在光学显微成像领域,基于光纤的小型非线性光学显微镜和内窥镜作为传统显微镜和其他光学成像方法的一种重要补充形式,近几年来受到人们的关注.该文介绍和总结了光纤非线性光学显微成像技术及其在生物医学中的应用.首先介绍了结合非线性光学显微技术和单模光纤耦合器获得小型非线性光学显微镜的方法;特别对基于双包层光子晶体光纤和微电机系统扫描镜的光纤非线性内窥成像系统进行了分析;最后通过消化器官的组织成像实验说明了光纤非线性光学显微镜的重要应用.研究证明了基于光纤和微电机系统MEMS扫描镜的非线性内窥镜的新概念,并用于生物组织的成像.

多色双光子成像技术进展

双光子荧光显微成像是一种非线性光学显微技术,具有高空间分辨率、高信噪比和固有的三维层析分辨能力等优点。传统的双光子荧光显微成像通常使用波长可调谐的100fs超短脉冲激光器作为激光光源。目前,人们对双光子荧光显微成像方法进行了深入研究,改进光源及探测方法是常用的手段。介绍和总结了多色双光子荧光显微成像技术的近期研究进展及其在生物医学中的应用。首先介绍了传统飞秒激光器及光学参量振荡器在多色成像中的应用,然后对光纤超连续谱在多色显微成像中的应用进行了分析,最后简要说明了增强自相位调制效应产生连续光谱以及选择性激发实现多色成像的工作。多色双光子成像技术不仅可以同时获取含有多种荧光团的待测样品的高对比度双光子荧光图像,而且具有系统结构简单、操作简便等优点,这使得其在生物医学和材料科学等领域具有广阔的应用前景,并且为生物医学诊断与研究提供了一种有效的工具和平台。