一種激光光源輸出裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光多束光纖輸出系統(tǒng),屬于突光顯微鏡技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)顯微鏡具有直觀、微觀、靈敏等優(yōu)點(diǎn)。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，光學(xué)顯微鏡一直是人們認(rèn)知和了解細(xì)胞功能的重要手段。整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展都是與光學(xué)顯微鏡緊密相關(guān)的，其中熒光顯微鏡在細(xì)胞生物學(xué)中占據(jù)了主要地位。熒光顯微鏡發(fā)展到今天已經(jīng)有了很大的技術(shù)改進(jìn)，其中最為重要的是激光共聚焦顯微鏡的出現(xiàn)。1957年，EMinsky提出共聚焦掃描光學(xué)顯微鏡(Confocal Scanning Fluorescence Microscopy,CSFM)的概念，大大增強(qiáng)了光學(xué)顯微鏡的軸向分辨能力，但因沒(méi)有足夠強(qiáng)度的光源，并且當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)還不足以處理大量的數(shù)據(jù)，所以直到1970年后，隨著激光和數(shù)字化數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用，CSFM才得以實(shí)現(xiàn)，并很快成為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的重要工具。隨后，全內(nèi)角反射顯微鏡的出現(xiàn)使Z軸的分辨率提高到lOOnm。近幾年，新發(fā)明的超分辨熒光顯微鏡的光學(xué)分辨率達(dá)到了 20nm以下，這就更加拓展了熒光顯微鏡在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
[0003]隨著熒光顯微鏡的發(fā)展，對(duì)成像光源的要求越來(lái)越高。最初是汞燈的寬場(chǎng)照明，它的分辨率受到限制。隨著激光光源的引入，顯微鏡的各方面性能有了很大的提高，例如成像的分辨率提高、背景噪音減少、不同染料可以分時(shí)激發(fā)觀察等。然而，對(duì)于多個(gè)激光器的光源，就需要把不同顏色的激光進(jìn)行匯集后輸入到顯微鏡中。通常的做法是把不同激光器的光束進(jìn)行空間匯集后耦合到光纖中。但這種方法的缺點(diǎn)是耦合效率低，需要定期維護(hù)，光束受到環(huán)境的影響大。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明利用多束光纖輸出技術(shù)分別把不同波長(zhǎng)的激光輸出到光路匯集系統(tǒng)中，光束均勻、能量可調(diào)、光源開(kāi)關(guān)可控?？蓱?yīng)用在多種熒光顯微鏡的成像系統(tǒng)中，包括激光共聚焦熒光顯微鏡、全內(nèi)角反射熒光顯微鏡、超分辨熒光顯微鏡等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種激光光源輸出裝置，在解決多光束同軸問(wèn)題的同時(shí)，簡(jiǎn)化了步驟，獲得的激光光源的穩(wěn)定性高品質(zhì)好，不受激光波長(zhǎng)的限制，可以廣泛用于全內(nèi)角反射熒光顯微鏡、激光共聚焦熒光顯微鏡和超分辨熒光顯微鏡等。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，其特征在于，包括激光器、光纖和激光匯聚裝置；其中，激光器發(fā)出的激光，由光纖傳導(dǎo)進(jìn)入激光匯聚裝置，經(jīng)激光匯聚裝置匯聚成光源束。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述激光匯聚裝置包括光纖接口、激光擴(kuò)束器和半透半反分光鏡；其中，所述光纖將激光器發(fā)出的激光，從光纖接口導(dǎo)入激光匯聚裝置；經(jīng)激光擴(kuò)束器擴(kuò)束后，由半透半反分光鏡匯聚成光源束。
[0007]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述激光擴(kuò)束器由I個(gè)凸透鏡或2n+l個(gè)共軸凸透鏡組成；其中η > 1，為正整數(shù)。進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式為，激光擴(kuò)束器由3個(gè)共軸凸透鏡組成。從激光器發(fā)出的激光，經(jīng)激光擴(kuò)束器擴(kuò)束后，成為直徑相同的激光束。每個(gè)光纖接口位于共軸凸透鏡其中一個(gè)透鏡的焦點(diǎn)。每束激光經(jīng)過(guò)激光擴(kuò)束器，成為直徑相同光束。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況，選擇凸透鏡的數(shù)量和各個(gè)凸透鏡的直徑，以獲得測(cè)量需要的最佳光源束。
[0008]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述激光器的數(shù)量大于等于2 ;其中至少有2個(gè)激光器發(fā)射的激光波長(zhǎng)不相同。進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式為，所述激光器中每個(gè)激光器發(fā)射的激光波長(zhǎng)均不相同。
[0009]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述激光器任選自氣體激光器、液體激光器、半導(dǎo)體激光器或固體激光器中的一種或幾種。進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式為，所述激光器為半導(dǎo)體激光器和/或固體激光器。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況，選擇激光器的數(shù)量、種類、波長(zhǎng)和功率，以獲得測(cè)量需要的最佳光源束。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述激光器、光纖、光纖接口、激光擴(kuò)束器、半透半反分光鏡的數(shù)量相等；每個(gè)激光器分別與一根光纖的一端連接，光纖的另一端與激光匯聚裝置中的一個(gè)光纖接口連接；每個(gè)光纖接口對(duì)應(yīng)著一個(gè)激光擴(kuò)束器，每個(gè)激光擴(kuò)束器對(duì)應(yīng)著一個(gè)半透半反分光鏡。
[0011]上述任一激光光源輸出裝置可應(yīng)用于熒光顯微鏡，如全內(nèi)角反射熒光顯微鏡、激光共聚焦突光顯微鏡、超分辨突光顯微鏡。技術(shù)方案如下:
[0012]a.每個(gè)激光器發(fā)出的光，通過(guò)一根單?；蚨嗄９饫w，由光纖接口進(jìn)入激光匯聚裝置；在激光匯聚裝置中，每束激光經(jīng)激光擴(kuò)束器擴(kuò)成直徑相同光束，再由半透半反分光鏡匯聚成一個(gè)同軸光源束；
[0013]b.所述光源束進(jìn)入熒光顯微鏡光路，經(jīng)過(guò)半透半返分光鏡和物鏡，照射在樣品上，樣品發(fā)射的熒光經(jīng)過(guò)熒光顯微鏡中的反射鏡，到達(dá)電荷耦合陣列檢測(cè)器，簡(jiǎn)稱CCD檢測(cè)器，進(jìn)行熒光成像。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，具體步驟為:
[0015]步驟一、首先，多種波長(zhǎng)的激光器分別連接到一根單?；蚨嗄９饫w上，多種光纖的出口端分別連接到光纖輸出單元，光束經(jīng)過(guò)半透半反光學(xué)鏡片匯集到同一軸線，然后輸出到熒光顯微鏡的光路中；
[0016]步驟二、多束激光經(jīng)過(guò)反光鏡照到樣品上，樣品發(fā)射的熒光經(jīng)過(guò)反射鏡到達(dá)CXD檢測(cè)器上進(jìn)行光學(xué)成像。
[0017]所述光路匯聚器中，半透半反鏡片應(yīng)當(dāng)同軸平行排列，能透過(guò)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光、反射短波長(zhǎng)的光；所述光纖采用可采用單模光纖或多模光纖；所述激光擴(kuò)束器中的凸透鏡為高透過(guò)性凸透鏡；所述每個(gè)激光器輸出光源的功率和頻率均由計(jì)算機(jī)精確控制。
[0018]采用上述任一激光光源輸出裝置的熒光顯微鏡，可用于生物、高分子和材料領(lǐng)域，如單個(gè)生物分子、生物膜、細(xì)胞、納米粒子等的檢測(cè)，并通過(guò)熒光標(biāo)記使樣品發(fā)射熒光。
[0019]所述的多束光纖輸出系統(tǒng)，激光器可為固體激光器、半導(dǎo)體激光器等；激光器波長(zhǎng)可任意選，不僅僅限于 405nm、488nm、532nm、561nm、640nm 等。
[0020]所述的多束光纖輸出系統(tǒng)，多個(gè)光纖在顯微鏡入光口處經(jīng)過(guò)半透半反鏡片組匯集成一束寬束光。
[0021 ] 所述的多束光纖輸出系統(tǒng)，突光顯微鏡可以是全內(nèi)角反射突光顯微鏡、激光共聚焦突光顯微鏡、超分辨突光顯微鏡。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1、本發(fā)明所提供的激光光源輸出裝置，能夠提供穩(wěn)定的多種波長(zhǎng)激光光束輸出，激光光束均勻、能量可以調(diào)節(jié)。
[0024]2、本發(fā)明所提供的激光光源輸出裝置，可用于多種熒光顯微鏡的光源系統(tǒng)，包括激光共聚焦熒光顯微鏡、全內(nèi)角反射熒光顯微鏡、超分辨熒光顯微鏡等。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述激光光源輸出裝置的一個(gè)實(shí)施方案示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明所述激光光源輸出裝置中激光擴(kuò)束器的兩個(gè)實(shí)施方案示意圖。
[0027]圖3為本發(fā)明所述激光光源輸出裝置所輸出的光源束與一般激光光源對(duì)比圖，A為本發(fā)明所述激光光源輸出裝置所輸出的