本申請(qǐng)涉及多光子成像，具體涉及一種基于多光子深度成像的成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、多光子深度成像是一種基于多光子的非線性光學(xué)效應(yīng)進(jìn)行深度成像的技術(shù)，具體地，多光子成像利用多個(gè)光子同時(shí)與物質(zhì)相互作用時(shí)產(chǎn)生的各種非線性現(xiàn)象和效應(yīng)來產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的光學(xué)信號(hào)，從而進(jìn)行深度掃描成像。例如，多光子深度成像的非線性光學(xué)效應(yīng)包括二次諧波產(chǎn)生(shg)、三次諧波產(chǎn)生(thg)、雙光子激發(fā)熒光(tpef)、三光子激發(fā)熒光(3pef)以及相干反斯托克斯拉曼散射(cars)等。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)槎喙庾映上竦某上裨O(shè)備內(nèi)部光路復(fù)雜，往往依賴于大型設(shè)備實(shí)現(xiàn)。由此，如何基于微型設(shè)備實(shí)現(xiàn)多光子成像技術(shù)并呈現(xiàn)較好的成像效果是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種成像設(shè)備通過探頭與主機(jī)的分體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了探頭的微型化，同時(shí)用于傳輸激發(fā)光的輸入光纖具有滿足多光子成像需求的目標(biāo)帶寬，能攜帶包含不同波長分量的復(fù)合激光，提高了探頭的成像效果，從而解決上述技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于多光子深度成像的成像設(shè)備，成像設(shè)備包括至少兩個(gè)激光器、耦合模塊、輸入光纖、成像探頭、分束模塊、至少兩個(gè)光學(xué)探測器以及成像主機(jī)。

3、成像主機(jī)至少容納至少兩個(gè)激光器以及耦合模塊，激光器用于提供滿足成像要求的激光，耦合模塊用于將至少兩個(gè)激光器釋放的各個(gè)激光耦合為復(fù)合激光，其中，至少兩個(gè)激光器中各個(gè)激光器釋放激光的波長不同。

4、輸入光纖的一端與耦合模塊連接，另一端與成像探頭連接，用于向成像探頭傳輸復(fù)合激光，其中，輸入光纖在目標(biāo)帶寬內(nèi)的能量傳輸損耗滿足多光子效應(yīng)的激發(fā)要求，復(fù)合激光中的各個(gè)激光的波長在目標(biāo)帶寬內(nèi)。

5、成像探頭內(nèi)置基于多光子深度成像的成像裝置，用于將復(fù)合激光轉(zhuǎn)化為激發(fā)光。將激發(fā)光聚焦于成像對(duì)象的內(nèi)部聚焦位置，以在內(nèi)部聚焦位置觸發(fā)多光子效應(yīng)。采集多光子效應(yīng)產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)。以及變更內(nèi)部聚焦位置以確定焦平面內(nèi)各個(gè)位置的光學(xué)信號(hào)，其中，焦平面內(nèi)各個(gè)位置的光學(xué)信號(hào)用于成像對(duì)象在焦平面處的光學(xué)圖像。

6、分束模塊用于將光學(xué)信號(hào)分束為至少兩個(gè)光信號(hào)分束，光學(xué)探測器用于接收對(duì)應(yīng)的光信號(hào)分束并檢測對(duì)應(yīng)的光信號(hào)分束的信號(hào)強(qiáng)度，其中，光信號(hào)分束反映多光子效應(yīng)產(chǎn)生的光學(xué)信號(hào)在各個(gè)波長的信號(hào)分量，光信號(hào)分束與光學(xué)探測器一一對(duì)應(yīng)，光學(xué)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度反映光學(xué)圖像中對(duì)應(yīng)像素的像素值。

7、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于微型多光子的成像設(shè)備，通過采用分體式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一種微型化的成像探頭。在成像時(shí)，可以將成像探頭與成像對(duì)象固定連接，通過激發(fā)光在成像對(duì)象內(nèi)部激發(fā)多光子效應(yīng)從而采集成像對(duì)象內(nèi)部的光學(xué)信號(hào)，以檢測成像對(duì)象內(nèi)的內(nèi)部情況。特別地，本申請(qǐng)?zhí)峁┑某上裨O(shè)備連接成像探頭與成像主機(jī)的輸入光纖具有滿足多光子效應(yīng)激發(fā)需求的目標(biāo)帶寬，從而能攜帶該目標(biāo)帶寬內(nèi)的復(fù)合激光，以同時(shí)激發(fā)不同波長下的多光子效應(yīng)，觀測不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，成像設(shè)備將激光的耦合模塊設(shè)置在成像探頭外部，以使復(fù)合激光直接通過輸入光纖傳輸，提高了成像探頭的集成度。

技術(shù)特征：

1.一種基于多光子深度成像的成像設(shè)備，其特征在于，所述成像設(shè)備包括至少兩個(gè)激光器、耦合模塊、輸入光纖、成像探頭、分束模塊、至少兩個(gè)光學(xué)探測器以及成像主機(jī)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述輸入光纖包括硅芯以及環(huán)繞所述硅芯的包層，所述包層內(nèi)設(shè)置有多個(gè)等間距排列的空氣孔，所述輸入光纖基于反諧振原理滿足多光子效應(yīng)在所述的目標(biāo)帶寬內(nèi)的激發(fā)要求。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述成像設(shè)備被配置為基于雙光子熒光效應(yīng)成像，所述輸入光纖的目標(biāo)帶寬為550nm～1800nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述成像探頭存在連通所述成像探頭的第一端與第二端的激發(fā)光路，其中，所述第一端用于與所述成像對(duì)象固定連接，所述輸入光纖與所述成像探頭在所述第二端連通，用于在所述第二端釋放所述激發(fā)光；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述物鏡模塊與所述第一端可拆卸連接；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述候選物鏡或所述成像探頭的第一端設(shè)置有齊焦距離調(diào)整裝置，其中，所述齊焦距離包括物鏡長度轉(zhuǎn)接環(huán)和/或長度調(diào)節(jié)裝置，所述候選物鏡在成像時(shí)的焦平面相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述掃描模塊包括掃描振鏡，其中，所述掃描振鏡用于控制所述激發(fā)光的出射角度，所述掃描振鏡處的激發(fā)光與所述掃描振鏡的夾角為銳角；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述掃描振鏡與第一方向的夾角為20°，其中，所述第一方向?yàn)樗鐾哥R模塊的延伸方向。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述成像裝置還包括設(shè)置在所述準(zhǔn)直模塊與所述掃描模塊之間的電動(dòng)變焦模塊，所述電動(dòng)變焦模塊用于改變所述激發(fā)光的屈光度，調(diào)整所述激發(fā)光的焦平面深度，以確定不同焦平面深度的光學(xué)信號(hào)，其中，所述不同焦平面深度的光學(xué)信號(hào)用于確定三維模型。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述成像探頭還包括光遺傳模塊，其中，所述光遺傳模塊用于釋放光遺傳光束并在所述物鏡模組處匯入所述激發(fā)光路，并在所述焦平面的聚焦深度處形成光遺傳刺激區(qū)域，所述光遺傳刺激區(qū)域覆蓋所述焦平面；

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述光遺傳光源能提供至少兩種光遺傳光束，所述光遺傳光源被配置為光遺傳光纖、可更換光遺傳激光器以及光遺傳激光器組中的一種；

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述分束模塊以及所述至少兩個(gè)光學(xué)探測器設(shè)置在所述成像主機(jī)內(nèi)部，所述成像設(shè)備還包括輸出光纖；

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述分束模塊以及所述至少兩個(gè)光學(xué)探測器設(shè)置在所述成像探頭內(nèi)部；

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其特征在于，所述耦合模塊包括多個(gè)耦合元件以及耦合傳感器；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于多光子深度成像的成像設(shè)備，通過采用分體式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一種微型化的成像探頭。在成像時(shí)，可以將成像探頭與成像對(duì)象固定連接，通過激發(fā)光在成像對(duì)象內(nèi)部激發(fā)多光子效應(yīng)從而采集成像對(duì)象內(nèi)部的光學(xué)信號(hào)，以檢測成像對(duì)象內(nèi)的內(nèi)部情況。特別地，本申請(qǐng)?zhí)峁┑某上裨O(shè)備中連接成像探頭與成像主機(jī)的輸入光纖具有滿足多光子效應(yīng)激發(fā)需求的目標(biāo)帶寬，從而能攜帶該目標(biāo)帶寬內(nèi)的復(fù)合激光，以同時(shí)激發(fā)不同波長下的多光子效應(yīng)，觀測不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，成像設(shè)備將激光的耦合模塊設(shè)置在成像探頭外部，以使復(fù)合激光直接通過輸入光纖傳輸，提高了成像探頭的集成度。

技術(shù)研發(fā)人員：吳潤龍,趙春竹,胡炎輝,王愛民,程和平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京超維景生物科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19