用于非線性成像應(yīng)用的可調(diào)諧中紅外光纖激光器的制造方法
【專利摘要】一種顯微鏡系統(tǒng)，包括：鎖模光纖激光器(110)，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖；非線性波導(dǎo)(120)，配置為用于對來自所述鎖模光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移；光纖放大器(130)，配置為用于對來自所述第一非線性波導(dǎo)的輸出進(jìn)行放大；二次諧波發(fā)生器(140)，配置為用于產(chǎn)生飛秒脈沖，所述飛秒脈沖的光頻率為來自光纖放大器的輸出的兩倍；以及顯微鏡成像系統(tǒng)(150)。
【專利說明】用于非線性成像應(yīng)用的可調(diào)諧中紅外光纖激光器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年I月7日提交的美國臨時申請61/924，629的優(yōu)先權(quán)，該臨時申請的內(nèi)容通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及非線性成像，特別是顯微鏡應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0004]非線性成像尤其是雙光子成像系統(tǒng)，為當(dāng)今醫(yī)療和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的作坊(workhouse)。
[0005]非線性成像系統(tǒng)由一條或多條激發(fā)和檢測光束路徑以及處理單元組成。激發(fā)光束路徑包括激光、形成光束的光學(xué)器件(即擴(kuò)束器)、二維掃描單元、用于將光束中繼到物鏡背孔上的一組光學(xué)器件。顯微鏡物鏡將光束聚焦到樣品上。掃描單元用于在樣品上創(chuàng)建二維掃描圖案，以通過聚焦體積照明感興趣區(qū)域。從樣品向后或者向前散射的光線由高NA物鏡收集，并且通過波長選擇性分束器或?yàn)V波器與激發(fā)光線分離。該光線接著由一個或多個光檢測器檢測到。處理單元從各個記錄的像素中重構(gòu)圖像。
[0006]非線性激發(fā)控制高峰值強(qiáng)度，其將激發(fā)體積限制到顯微鏡物鏡的焦點(diǎn)。這允許深度分辨測量。雙光子顯微鏡相比標(biāo)準(zhǔn)熒光或共焦顯微鏡的另一優(yōu)點(diǎn)在于其激發(fā)波長約為標(biāo)準(zhǔn)熒光或共焦顯微鏡的兩倍長。長波長激發(fā)具有兩個優(yōu)點(diǎn):1.由于在致密的介質(zhì)中，如在人體組織中，波長越長，散射越少，因此其允許更深入樣品的成像。2.使用近紅外光的激發(fā)降低了樣品的光毒性(photo toxicity)以及光漂白(photo bleaching)。
[0007]大的感興趣區(qū)域?yàn)閷?biāo)記有熒光蛋白，如綠色熒光蛋白和黃色熒光蛋白(分別表示GFP和YFP)、或熒光探針(mCheery)的樣品成像。通常這些蛋白質(zhì)是在樣品中基因編碼的。這些熒光團(tuán)在高于950nm的波長區(qū)域中表現(xiàn)出很強(qiáng)的激發(fā)截面。
[0008]通過使用鎖模鈦藍(lán)寶石激光器，能夠產(chǎn)生高達(dá)1050nm的波長。然而，這些激光器復(fù)雜且昂貴，通常為進(jìn)入該領(lǐng)域的高壁皇。此外，鈦藍(lán)寶石(TiSa)的增益最大值在SOOnm處，并且當(dāng)接近950nm時增益曲線快速下降，這限制了在950nm及高于950nm處可獲得的功率。
[0009]因此，需要一種節(jié)約成本的激光系統(tǒng)，其能夠使用波長高于950nm的短脈沖來產(chǎn)生高輸出功率。
[0010]—種相當(dāng)新興的成像技術(shù)部署了三光子激發(fā)。上面提到的長波長以及非線性激發(fā)的所有優(yōu)點(diǎn)同樣適用于三光子成像。使用1500nm和2000nm之間的激發(fā)波長。其優(yōu)點(diǎn)為，相比雙光子激發(fā)的情形，激發(fā)光線的散射更少。減少的散射允許在高散射組織中進(jìn)行更深的成像。去到越來越高階的非線性激發(fā)的缺點(diǎn)為大大減少了激發(fā)橫截面。因此，利用哪種技術(shù)需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)來謹(jǐn)慎決定。
[0011]在活細(xì)胞中使用的另一種重要的技術(shù)為光活化。光活化的一個例子為，在細(xì)胞或細(xì)胞的一部分暴露于強(qiáng)光時，將某些物質(zhì)釋放進(jìn)細(xì)胞中。用于此應(yīng)用的另一術(shù)語可為解籠鎖(uncaging)。光活化的第二個例子為光學(xué)門控離子通道(light-gated 1n channels)。通道視紫紅質(zhì)(Channelrhodopsins)經(jīng)常用來使光線能夠控制電興奮性、細(xì)胞內(nèi)的酸性、I丐內(nèi)流以及其它細(xì)胞過程。通道視紫紅質(zhì)能夠在單光子步驟中使用綠光(540nm)來活化，或如果人們想要活化深層組織，則能夠在雙光子步驟中使用上述亮度的光線來活化。
[0012]通常希望在光活化發(fā)生后通過雙光子顯微鏡來觀察樣品并且按時間分辨記錄某些細(xì)胞功能。光活化和之后拍攝的圖像之間的精確同步(〈lOOps)是關(guān)鍵。此外，重要的是，能夠在光活化之后立即以不同于活化波長的波長來拍攝圖像，而沒有任何的停機(jī)時間，例如由激光光源的調(diào)諧所引起的。
[0013]因此，具有同時發(fā)射兩種波長的激光器是有利的。
[0014]所述具有同步雙波長輸出的激光器系統(tǒng)的另一用途為受激相干拉曼成像(Stimulated Coherent Raman Imaging)或相干反斯托克斯拉曼成像(Coherent Ant1-Stokes Raman Imaging)。拉曼成像提供了無需使用焚光團(tuán)或染料來標(biāo)記樣品的特異性。拉曼成像一般利用分子獨(dú)特的轉(zhuǎn)動以及振動的級結(jié)構(gòu)來提供分析樣品方面的特異性。然而，自發(fā)拉曼散射為低概率事件，因此信號強(qiáng)度通常較低。但是，在存在兩個強(qiáng)驅(qū)動光場的情形中，拉曼信號能夠增強(qiáng)幾個數(shù)量級，這兩個強(qiáng)驅(qū)動光場通常由兩個鎖模激光器來提供。需要將兩個光場之間的波長差調(diào)諧至內(nèi)分子級結(jié)構(gòu)的躍迀頻率，以使信號增強(qiáng)。此外，兩個激光脈沖在樣品上必須空間以及時間重疊。因此，具有這樣一種激光光源是有利的，該激光光源具有兩個緊密同步的輸出并且在兩個輸出之間允許可調(diào)諧的波長差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種飛秒光纖激光器以及可調(diào)諧波長偏移方法，所述飛秒光纖激光器處于1550nm附近的電信頻帶處，所述可調(diào)諧波長偏移方法將脈沖波長轉(zhuǎn)換至銩或鈥摻雜光纖的放大頻帶(約2000nm)。該方法提供了兩個優(yōu)點(diǎn):(a)近年來，1550nm處的飛秒激光器已經(jīng)發(fā)展成為可靠且穩(wěn)定的系統(tǒng)，并且商業(yè)上可從幾家公司購得，以及(b)能夠調(diào)諧系統(tǒng)中的波長偏移量，這使得能夠調(diào)節(jié)該光源的最終輸出波長。通過使用1800nm至2100nm波長范圍內(nèi)的光纖放大器能夠按比例放大輸出平均功率。來自所述放大器的輸出接著在非線性介質(zhì)中進(jìn)行頻率倍增，以覆蓋從950nm至1050nm的生物感興趣波長范圍。
[0016]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種用于操作成像系統(tǒng)的方法，所述成像系統(tǒng)包括:鎖模光纖激光器，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖;第一非線性波導(dǎo)，配置為用于對來自所述鎖模光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移;第一光纖放大器，配置為用于將來自所述第一鎖模光纖激光器的輸出放大;第一光纖放大器，配置為用于將來自所述第一非線性波導(dǎo)的輸出放大；以及非線性介質(zhì)，配置為用于將來所述第一光纖放大器的輸出進(jìn)行頻率倍增，所述方法包括:從所述第一非線性波導(dǎo)的輸出、所述第一光纖放大器的輸出或所述非線性介質(zhì)的輸出中接收反饋;以及調(diào)節(jié)所述第一光纖放大器的增益、光偏振、或所述第一非線性波導(dǎo)中的波長偏移量，以優(yōu)化圖像亮度以及質(zhì)量。
[0017]在另一實(shí)施例中，將來自1550鎖模激光器(410)的光分成兩臂。在一個臂中，將光線偏移到銩和鈥摻雜光纖(2000nm附近)的放大頻帶并且接著進(jìn)行頻率倍增。另一臂在進(jìn)行頻率倍增之前在鉺摻雜光纖放大器(EDFA)中進(jìn)行放大。該實(shí)施例在760nm至1050nm的雙光子激發(fā)窗口中的兩個不同波長處產(chǎn)生兩個精確同步的激光脈沖。
[0018]本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種三光子顯微鏡系統(tǒng)，包括:鎖模光纖激光器，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖;非線性波導(dǎo)，配置為用于對來自所述鎖模光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移;光纖放大器，配置為用于將來自所述第一非線性波導(dǎo)的輸出放大；以及顯微鏡成像系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0021 ]圖3為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0022]圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0023]圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0024]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0025]圖7為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖；
[0026]圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]根據(jù)本發(fā)明原理的說明性實(shí)施例描述旨在結(jié)合附圖閱讀，所有附圖被當(dāng)作整個書面說明的一部分。在本文公開的本發(fā)明實(shí)施例的描述中，任何涉及到方向或取向僅僅用于方便描述，而并不旨在以任何方式來限制本發(fā)明的范圍。相對性術(shù)語如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“在上方”、“在下方”、“向上”、“向下”以及它們的衍生詞(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)當(dāng)解釋為指如接著描述或如正在討論的附圖中所示的取向。這些相對性術(shù)語僅僅是為了方便描述，而并不要求以特定的取向構(gòu)造或操作裝置，除非另有指明為這樣。如“附接”、“附著”、“連接”、“耦合”、“互連”及類似的術(shù)語表示這樣一種關(guān)系，其中結(jié)構(gòu)直接或通過中間結(jié)構(gòu)間接地彼此固定或附接，以及兩者為可移動或剛性附接的關(guān)系，除非另有明確描述。此外，本發(fā)明的特征和益處是通過引用示例性實(shí)施例進(jìn)行描述的。因此非常明顯，本發(fā)明不應(yīng)限制為此類示例性實(shí)施例，其描述一些可能的非限制性的特征組合，這些特征可單獨(dú)存在或者以其它的特征組合方式存在;本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0028]本公開描述了如目前所預(yù)期的實(shí)施本發(fā)明的一種或多種最佳模式。該描述并不旨在從限制的意義上去理解，而是僅為了說明性目的而提供通過參考相應(yīng)附圖來呈現(xiàn)的本發(fā)明的示例，以向本領(lǐng)域技術(shù)人員建議本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)。在附圖的不同視圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或者類似的部分。
[0029]多光子成像
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)施例為包括四個關(guān)鍵組件的系統(tǒng)。第一個組件為鎖模光纖激光器(MLFL) (110)，其支持短于Ips的變換極限脈沖寬度以及1500nm和1650nm之間的中心波長。MLFL(IlO)基于摻雜光纖而構(gòu)造，作為增益介質(zhì)以及鎖模機(jī)構(gòu)。將光纖激光器的輸出耦合進(jìn)非線性波導(dǎo)1(120)中，非線性波導(dǎo)1(120)通過稱為拉曼孤子自頻移的過程將其波長偏移到長于170011111且短于280011111的波長。在一個實(shí)施例中，非線性波導(dǎo)1(120)具有輸入脈沖波長處的反常色散以及大于1W—1Iaif1的非線性系數(shù)。第三級，光纖放大器1(130)，其為工作在1700nm和2800nm之間的波長區(qū)域中的光纖放大器，例如，基于銩(Thulium)和/或鈥(Holmium)摻雜光纖的放大器系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，光纖放大器1(130)為雙級或多級放大器。在一些實(shí)施例中，除了放大它們的能量外，通過如自相位調(diào)制等非線性過程和/或壓縮脈沖，光纖放大器1(130)還增加了額外的光譜帶寬。將放大器輸出耦合進(jìn)非線性介質(zhì)(140)中。該介質(zhì)被設(shè)計(jì)用于通過如二次諧波產(chǎn)生(頻率加倍)或三次諧波產(chǎn)生等非線性過程來改變輸入脈沖的輸出頻率。
[0031]在一個實(shí)施例中，非線性介質(zhì)能夠是大體積的非線性晶體，如ΒΒ0。
[0032]在另一實(shí)施例中，非線性介質(zhì)能夠是周期性極化非線性晶體。
[0033]所產(chǎn)生的脈沖具有在900nm和1350nm之間的中心波長并且能夠用于使用此范圍內(nèi)的激發(fā)波長來激發(fā)例如熒光標(biāo)記或染料。將這些脈沖送進(jìn)顯微鏡系統(tǒng)(150)中。
[0034]如圖2所示，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，能夠?qū)⒁韵陆M件中的一個或多個增加至系統(tǒng)，以改進(jìn)其性能。
[0035]光纖放大器2(260):光纖放大器能夠包含在MLFL(210)和非線性波導(dǎo)I (220)之間。該放大器具有在從1500nm至1650nm的波長區(qū)域中的增益，例如，鉺摻雜的光纖放大器。該放大器具有三個功能。第一，其將功率從低功率的MLFL提升到拉曼自頻移過程所需的水平。第二，其將來自鎖模振蕩器的脈沖進(jìn)行壓縮，這改進(jìn)了頻移過程的效率，使得對于頻移脈沖來說，脈沖能量增加或脈沖寬度減少。第三，通過調(diào)節(jié)放大器的增益，其提供用于調(diào)節(jié)波長偏移量的機(jī)構(gòu)。波長調(diào)節(jié)用于調(diào)諧倍頻光的輸出。
[0036]偏振控制器I (250):該設(shè)備為在MLFL(210)和非線性波導(dǎo)I (220)之間插入的手動或自動偏振控制器。該偏振控制器用作為第二調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于控制通過自頻移過程的波長偏移量。自動化控制器能夠用于將波長動態(tài)調(diào)諧至光譜中的一所需點(diǎn)，以增加穩(wěn)定性。
[0037]在一些實(shí)施例中，使用偏振保持光纖(polarizat1n maintaining fiber)來構(gòu)造MLFL(210)以及光纖放大器2(260)。在這些情形中，僅通過使用光纖放大器2(260)的增益來調(diào)節(jié)波長偏移。
[0038]值得注意的是，在一個實(shí)施例中，偏振控制器1(250)能夠直接置于鎖模光纖激光器(210)后或置于光纖放大器2(260)和非線性波導(dǎo)1(220)之間。
[0039]色散元件1(270):為了在進(jìn)入光纖放大器1(230)的脈沖上產(chǎn)生所需量的啁啾，該組件包含在非線性波導(dǎo)1(220)之后。該組件包括色散裝置，包括但不限于光波導(dǎo)、啁啾布拉格光柵、棱鏡對、以及衍射光柵對。在一些實(shí)施例中，色散值被設(shè)計(jì)為，通過該色散和放大器的非線性之間的相互作用，將來自光纖放大器1(230)的輸出脈沖壓縮至最短的持續(xù)時間。在其它實(shí)施例中，為了減少放大器中的非線性效應(yīng)，色散元件I被設(shè)計(jì)來增加脈沖持續(xù)時間。在此類情形中，通過使用色散元件2來重新壓縮脈沖(見下文)。
[0040]偏振控制器2(290):該組件調(diào)節(jié)脈沖在進(jìn)入光纖放大器I之前的偏振態(tài)。通過控制偏振態(tài)，能夠調(diào)節(jié)光纖放大器I中的有效非線性，其用于優(yōu)化光纖放大器I中的非線性脈沖壓縮。
[0041]在一些實(shí)施例中，使用偏振保持光纖來構(gòu)造光纖放大器1(230)。在這些情形中，通過使用光纖放大器I (230)的增益來調(diào)節(jié)光纖放大器I中的非線性。
[0042]值得注意的是，在一個實(shí)施例中，偏振控制器2(290)能夠直接置于非線性波導(dǎo)I(220)之后或置于色散元件1(270)和光纖放大器1(230)之間。
[0043]色散元件2(280):該組件包含在非線性介質(zhì)之前，作為用于對在進(jìn)入非線性介質(zhì)(240)的脈沖上的啁啾量進(jìn)行調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)。該組件包括色散裝置，包括但不限于光波導(dǎo)、啁啾布拉格光柵、棱鏡對、以及衍射光柵對。
[0044]偏振控制器3(291):該組件包含在非線性介質(zhì)(240)之前，作為用于對進(jìn)入非線性介質(zhì)(240)的脈沖的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)，以優(yōu)化倍頻過程的效率。
[0045]在一些實(shí)施例中，使用偏振保持光纖來構(gòu)造光纖放大器1(230)，并且進(jìn)入非線性介質(zhì)(240)的光偏振為線性的。在此類情形中，通過轉(zhuǎn)動來自光纖放大器1(230)的輸出光纖的取向，能夠簡單地調(diào)節(jié)倍頻效率。
[0046]如圖3所示，本發(fā)明的一實(shí)施例提供了這樣一種系統(tǒng)及方法，其用于穩(wěn)定和調(diào)諧栗浦波長及脈沖形狀并且隨后通過調(diào)節(jié)光纖放大器I或2(330或360)的增益、或通過偏振控制器I或2或3(350、390、或391)來優(yōu)化雙光子成像的參數(shù)。如上所討論的，除了MLFL(310)、非線性波導(dǎo)1(320)、光纖放大器1(330)以及非線性介質(zhì)(340)，還可選地包括以下組件中的一個或多個:偏振控制器1(350)、光纖放大器2(360)、色散元件1(370)、偏振控制器2(390)、色散元件2(380)以及偏振控制器3(391)。通過經(jīng)由反饋回路濾波器(392)從顯微鏡(393)產(chǎn)生的圖像中接收反饋，動態(tài)調(diào)節(jié)非線性介質(zhì)(340)的輸出、非線性波導(dǎo)1(320)的輸出、或光纖放大器1(330)的輸出、變量(增益或偏振)，以將系統(tǒng)優(yōu)化和穩(wěn)定至所需的狀態(tài)。為了優(yōu)化輸出圖像的亮度和質(zhì)量，調(diào)整這些參數(shù)。
[0047 ] 三光子焚光顯微鏡
[0048]如圖5所示，在另一實(shí)施例中，能夠?qū)⒎糯笃?(530)的輸出直接發(fā)送進(jìn)用于三光子成像的顯微鏡系統(tǒng)(550)中。如上所討論的，將MLFL(510)的輸出耦合到非線性波導(dǎo)I(520),并且通過光纖放大器I (530)來放大。熒光激發(fā)波長應(yīng)當(dāng)處于600nm和900nm之間。
[0049]在上節(jié)所討論的各個實(shí)施例同樣也適用于本實(shí)施例。
[0050]此外，本文中所討論的一些實(shí)施例具有多種可能的應(yīng)用，如光活化與三光子成像組合。圖6-8示出了根據(jù)一些實(shí)施例所公開的一些可能的組件組合。
[0051 ] 雙波長顯微鏡
[0052 ] 如圖4所示，在另一實(shí)施例中，使用分束器(440)將來自1550鎖模激光器(410)的光分成兩臂。在一個臂中，使用非線性波導(dǎo)1(420)將光線波長偏移至在1700nm和2800nm之間的中心波長、穿過可選的延遲件(460)、在光纖放大器1(430)中放大、以及通過穿過非線性介質(zhì)I(450)來進(jìn)行頻率倍增。在另一臂中，光線穿過可選的延遲件(470)、在可選的光纖放大器3(480)中放大以及在非線性介質(zhì)2(490)中進(jìn)行頻率倍增。該實(shí)施例產(chǎn)生兩個不同波長處的兩個精確同步的激光脈沖。將兩臂所產(chǎn)生的脈沖分開或同時耦合進(jìn)顯微鏡(491)中。一個或兩個延遲件(460或470)能夠是可調(diào)節(jié)的延遲線，其用于對兩個波長處的脈沖之間的時間對準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。雙波長系統(tǒng)能夠用于雙色雙光子成像、雙色三光子成像、或光活化和雙光子成像的組合。此外，雙波長系統(tǒng)能夠用于相干拉曼成像。
[0053]盡管本發(fā)明已經(jīng)被相當(dāng)詳細(xì)地描述并具有與幾個所述實(shí)施例相關(guān)的一些特殊性，但是這并不意味著它應(yīng)該被限制到任何此類細(xì)節(jié)或?qū)嵤├蛉魏翁囟▽?shí)施例中，而是應(yīng)當(dāng)參考所附的權(quán)利要求對其進(jìn)行解釋，以便在考慮到現(xiàn)有技術(shù)的情況下提供對這些權(quán)利要求最廣泛的可能的解釋，從而有效地涵蓋本發(fā)明的預(yù)期范圍。此外，上文根據(jù)發(fā)明人可預(yù)見的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，這些實(shí)施例使得能夠獲得可能的描述，盡管如此，目前未能預(yù)見的本發(fā)明的非實(shí)質(zhì)性的修改仍然可以代表本發(fā)明的等同物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙光子顯微鏡系統(tǒng)，包括: 鎖模光纖激光器(110)，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖； 非線性波導(dǎo)(120 )，配置為用于對來自所述鎖模光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移； 光纖放大器(130)，配置為用于對來自所述第一非線性波導(dǎo)的輸出進(jìn)行放大； 二次諧波發(fā)生器(140)，配置為用于產(chǎn)生飛秒脈沖，所述飛秒脈沖的光頻率為來自光纖放大器的輸出的兩倍；以及顯微鏡成像系統(tǒng)(150)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述鎖模光纖激光器輸出脈沖，所述脈沖支持短于Ips的變換極限脈沖寬度并且具有在1500nm和1650nm之間的中心波長。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一非線性波導(dǎo)使來自鎖模光纖激光器的輸出波長偏移至長于1700nm且短于2800nm的波長。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一光纖放大器工作在1700nm和2800nm之間的波長區(qū)域中。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二光纖放大器，配置為用于提升來自所述鎖模光纖激光器的功率以及控制波長偏移量。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一偏振控制器，用于通過拉曼孤子自頻移過程來控制波長偏移量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第一色散元件，配置為用于在進(jìn)入所述第一光纖放大器的脈沖上產(chǎn)生所需量的啁啾。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二偏振控制器，配置為用于調(diào)節(jié)進(jìn)入所述第一光纖放大器的脈沖的偏振態(tài)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第二色散元件，配置為用于調(diào)節(jié)在進(jìn)入所述二次諧波發(fā)生器的脈沖上的啁啾量。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括第三偏振控制器，配置為用于調(diào)節(jié)進(jìn)入所述二次諧波發(fā)生器的脈沖的偏振態(tài)。11.一種顯微鏡系統(tǒng)，包括鎖模光纖激光器(410)、分束器(440)，所述分束器(440)置于鎖模光纖激光器(410)之后，用于將光纖激光器的輸出分成第一路徑和第二路徑，所述第一路徑進(jìn)一步包括: 第一非線性波導(dǎo)(420);第一光纖放大器(430); 第一二次諧波發(fā)生器非線性介質(zhì)(450); 并且所述第二路徑包括: 第二二次諧波發(fā)生器非線性介質(zhì)(490);并且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括接收來自所述第一路徑或第二路徑的一個或兩個輸出的顯微鏡(491)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括置于所述第一非線性波導(dǎo)之前的第二光纖放大器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述分束器置于所述第二光纖放大器之后和所述第一非線性波導(dǎo)之前。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述第一路徑上或第二路徑上的可變延遲線。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述第二路徑上的第三光纖放大器。16.—種用于操作多光子顯微鏡系統(tǒng)的方法，所述多光子顯微鏡系統(tǒng)包括光纖激光器，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖;第一非線性波導(dǎo)，配置為用于對來來自所述光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移;具有至少一級的光纖放大器，配置為用于將來自所述第一非線性波導(dǎo)的輸出放大；以及非線性介質(zhì)，配置為用于將來自所述第一光纖放大器的輸出進(jìn)行頻率倍增，所述方法包括: 從所述第一非線性波導(dǎo)的輸出、所述第一光纖放大器的輸出或所述顯微鏡產(chǎn)生的圖像中接收反饋;以及 調(diào)節(jié)進(jìn)入所述非線性介質(zhì)的脈沖的峰值功率、能量、波長或偏振。17.一種三光子顯微鏡系統(tǒng)，包括: 鎖模光纖激光器(510)，配置為用于輸出具有中心波長的脈沖； 非線性波導(dǎo)(520 )，配置為用于對來自所述鎖模光纖激光器的脈沖波長進(jìn)行偏移； 光纖放大器(530)，配置為用于對來自第一非線性波導(dǎo)的輸出進(jìn)行放大； 顯微鏡成像系統(tǒng)(550)。
【文檔編號】H01S3/067GK105981238SQ201580007096
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月7日
【發(fā)明人】R·薩利姆, P·芬德爾, A·凱布爾
【申請人】統(tǒng)雷有限公司