基于受激发射损耗与双光子激发荧光的超分辨成像探头的制作方法

本实用新型涉及一种基于受激发射损耗(STED)技术和双光子激发荧光相结合的超分辨成像探头。

背景技术：

常规光学显微术的分辨率由于衍射极限的存在往往被限制在半波长左右，随着人们对显微技术分辨率的要求越来越高，如何突破衍射极限成为了发展显微成像技术的关键。1994年，德国科学家S. W.Hell 提出受激发射损耗（STED）显微术，突破了传统显微镜的衍射极限。双光子显微镜因其对组织损伤小、成像深度深等特点是目前观察活体组织内部结构的重要方法。若将STED技术融合到双光子成像内窥镜中，可大大提高内窥镜探头对活体组织结构微成像的分辨率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于受激发射损耗与双光子激发荧光的超分辨成像探头，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于受激发射损耗与双光子激发荧光的超分辨成像探头，包括一管状壳体、一第一光纤、一第二光纤以及一双包层光纤；所述第一光纤的一端以及所述第二光纤的一端均经一分路器连接至一激光器；所述第一光纤的另一端连接至一光纤合路器；所述第二光纤的另一端分别经一光学参量振荡器、一相位片以及一半波片连接至所述光纤合路器；所述双包层光纤一端分别经所述光纤合路器以及一管状压电致动器连接至一设置于所述管状壳体端部聚焦透镜的旁侧；所述双包层光纤另一端连接经一光电倍增管连接至一探测器。

在本实用新型一实施例中，所述双包层光纤包括用于传输入射光的纤芯、用于传输受激发后的自体荧光信号的内包层以及外包层。

在本实用新型一实施例中，所述管状压电致动器套设于所述双包层光纤的外包层外侧。

在本实用新型一实施例中，所述管状压电致动器还与一驱动电源相连。

在本实用新型一实施例中，所述第一光纤以及所述第二光纤经所述光纤合路器连接至所述双包层光纤的纤芯。

在本实用新型一实施例中，所述光电倍增管与所述双包层光纤的内包层相连。

在本实用新型一实施例中，所述光学参量振荡器、所述相位片、所述半波片、所述光纤合路器以及所述管状压电致动器依次设置于所述管状壳体内。

在本实用新型一实施例中，所述相位片为2π相位片。

在本实用新型一实施例中，所述激光器为797nm飞秒激光器。

在本实用新型一实施例中，所述光学参量振荡器包括一差频晶体。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：实用新型提出的一种基于受激发射损耗与双光子激发荧光的超分辨成像探头，通过将光学参量振荡器、2π漩涡相位片、半波片整合进探头内，使探头自身具有产生损耗光的能力，并将STED技术融合到双光子内窥镜探头中，实现对样品的无损超分辨成像。

附图说明

图1是本实用新型中基于受激发射损耗与双光子激发荧光的超分辨成像探头的原理图。

图2是本实用新型一实施例中光纤合路器的原理图。

【标号说明】：1-第一光纤；2-第一光纤；3-双包层光纤；4-光学参量振荡器；5-相位片；6-半波片；7-光纤合路器；8-管状压电致动器；9-聚焦透镜；10-管状壳体。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。

如图1所示，本实用新型提出了一种STED与双光子显微成像技术相结合的超分辨成像探头，该探头包括一管状壳体10，该管状壳体内部主要有：第一光纤1，第二光纤2，且第一光纤1与第二光纤2通过一个光纤合路器7汇入双包层光纤3，光学参量振荡器（OPO）4，2π相位片5，半波片6，管状压电致动器8。797nm的飞秒激光经光纤分路器后分为两束光，一束作为激发光经过光纤1进入探头内部；另一束作为损耗光进入探头内装有差频晶体的光学参量振荡器（OPO）4后产生592nm的激光，该激光通过2π相位片5、半波片6进行相位调制产生环状损耗光，而后也汇入双包层光纤3的纤芯。即产生的损耗光与激发光通过光纤合路器7一起通过双包层光纤3的纤芯进入探头的前端，并通过聚焦透镜9聚焦后到达样品。管状压电致动器8套在双包层光纤上实现对样品的X-Y二维扫描，并由驱动电源供电。两束脉冲光在样品中叠加，环状损耗光会将与激发光重合的部分的光能量损耗殆尽，从而产生比激发光更小的光斑，达到突破衍射极限的效果，样品受其激发产生自发荧光信号，荧光信号通过双包层光纤的内包层传入光电倍增管进行信号放大后被探测器接收。

进一步的，在本实施例中，将OPO、2π相位片、半波片整合到探头内部，使探头自身具有产生损耗光的能力。

进一步的，在本实施例中，2π相位片是通过其内部的激光的相位随着弧向角从0~2π连续变化，配合聚焦透镜可将圆形光斑调制成环形光斑。半波片将通过其内部的激光偏振方向旋转90°。

进一步的，在本实施例中，飞秒激光波长选用797nm，该波长的光对组织的损伤小，并能同时激发组织中细胞和细胞间质等内源性信号用于组织微成像。同时，光参量振荡器中的包含差频晶体，配合光参量振荡器可产生592nm激光作为损耗光。

进一步的，在本实施例中，光参量振荡器中的包含差频晶体，可将797nm激光转化为592nm激光。

进一步的，在本实施例中，双包层光纤包含纤芯、内包层和外包层，纤芯用于传输入射光、内包层用于传输受激发后的自体荧光信号。

以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。