多模態(tài)非線性光學(xué)成像系統(tǒng)的技術(shù)原理解析

更新時(shí)間：2024-07-17瀏覽：903次

多模態(tài)非線性光學(xué)成像系統(tǒng)結(jié)合了多種光學(xué)成像技術(shù)，能夠在不同的空間和時(shí)間尺度下獲取樣品的詳細(xì)信息。這種系統(tǒng)通常用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如細(xì)胞成像、組織成像及病理學(xué)研究等。以下是其技術(shù)原理的基本解析：

1.非線性光學(xué)效應(yīng)

多模態(tài)非線性光學(xué)成像系統(tǒng)利用了非線性光學(xué)效應(yīng)，主要包括兩種：

二次非線性光學(xué)效應(yīng)：包括二次諧波生成（SecondHarmonicGeneration,SHG）和二次倍頻（SecondHarmonicMixing），利用強(qiáng)光場(chǎng)與樣品中的非線性極化產(chǎn)生頻率加倍的信號(hào)。

三次非線性光學(xué)效應(yīng)：包括受激拉曼散射（StimulatedRamanScattering,SRS）和受激布里淵散射（StimulatedBrillouinScattering,SBS），利用光與樣品相互作用時(shí)的非線性響應(yīng)產(chǎn)生頻率變化的信號(hào)。

2.激光源與光學(xué)系統(tǒng)

多模態(tài)成像系統(tǒng)通常使用飛秒激光作為激發(fā)源。飛秒激光具有高強(qiáng)度、短脈沖和單色性等特點(diǎn)，能夠有效地激發(fā)樣品中的非線性光學(xué)效應(yīng)。

光學(xué)系統(tǒng)包括適配激光波長(zhǎng)的光學(xué)鏡片、偏振器、聚焦透鏡等，確保激光能夠有效地與樣品相互作用，并將產(chǎn)生的信號(hào)收集到檢測(cè)器上。

3.多模態(tài)成像模式

多模態(tài)系統(tǒng)可以在不同的成像模式之間切換，包括：

二次諧波成像（SHG）：用于觀察非中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)（如膠原蛋白纖維）。

三次諧波成像（THG）：用于觀察樣品中的界面和表面等。

受激拉曼散射成像（SRS）：用于觀察樣品中的化學(xué)成分。

受激布里淵散射成像（SBS）：用于觀察樣品中的彈性性質(zhì)和機(jī)械特性。

4.數(shù)據(jù)獲取與處理

成像過(guò)程中，系統(tǒng)將采集到的信號(hào)通過(guò)光譜分析和空間分辨率技術(shù)進(jìn)行處理，生成高分辨率的成像結(jié)果。這些結(jié)果可以反映樣品的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、生物分子分布等信息。

應(yīng)用領(lǐng)域