超连续谱白光激光器在生物光子学领域的应用

0 2021-01-13

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超连续谱白光激光器白光源生物光子学

白光源被用于照明、解调、激发生物材料和化学物质等领域已经过了长达百年的时间。传统上，人们所使用的灯丝或气体放电灯，如今已被LED灯和其他白光源取代。

白光源被用于照明、解调、激发生物材料和化学物质等领域已经过了长达百年的时间。传统上，人们所使用的灯丝或气体放电灯，如今已被LED灯和其他白光源取代。然而，对于很多应用而言，这些光源的输出功率或带宽仍然是不够的。

单频激光器具有优异的光束质量和高功率特性，但它们本质上是单波长设备。要解决多个波长的问题，就必须组合多个单频激光器，增加成本和复杂性。而且，只有某些离散的波长可利用。

如何使用一款光源就能同时满足高输出功率、高带宽的需求呢?

2003年NKT Photonics公司将超连续谱白光激光器引入市场，该激光器结合了传统光源的宽带特性和单频激光器的高功率特性及鲁棒性，而开始用于生物光子学领域。超连续谱激光器通常在整个265-2400nm波长范围内提供连续的光谱输出，并且通过滤波，还可以对光谱的任何部分进行单独处理。衍射极限输出是典型的光谱密度为几毫瓦/纳米的光纤传输，这比基于传统光源亮几个数量级，总功率可以达数瓦。此外，由于超连续光谱光源是集成的光纤激光器，不需要校准和维护。

超连续谱激光器在生物光子学领域有什么样的应用呢?

细胞研究

超连续光谱光源可以帮助照亮最小的物体，甚至小到细胞水平。因此通常用于细胞研究的技术中：

● Confocal microscopy共聚焦显微镜

● FLIM/FRET荧光寿命成像/荧光能量共振转移

● Single Molecule Spectroscopy单分子光谱

● OCT (histology)光学相干断层扫描/组织学

● STED microscopy超分辨率光学成像

● HCS氢化燃烧合成

● Flow Cytometry流式细胞术

● CARS

● Multi-photon excitation多光子激发

临床前/小动物成像

临床前成像是以研究为目的的活体小动物的可视化成像，如药物研究。对于研究者来说，观察小动物因生理或环境变化而产生的器官、组织、细胞或分子层面的变化时的成像模式一直以来都至关重要。

应用文献

● Non-invasive imaging and monitoring of rodent retina using simultaneous dual-band optical coherence tomography By Peter Cimalla, Anke Burkhardt, Julia Walther, Aline Hoefer, Dierk Wittig, Richard Funk and Edmund Koch, published in SPIE proceedings Vol. 7889 (2011).

● Yi J, Radosevich AJ, Stypula-Cyrus Y, et al. Spatially resolved optical and ultrastructural properties of colorectal and pancreatic field carcinogenesis observed by inverse spectroscopic optical coherence tomography. Journal of Biomedical Optics. 2014;19(3):036013. doi:10.1117/1.JBO.19.3.036013.

● Radosevich AJ, Mutyal NN, Yi J, et al. Ultrastructural alterations in field carcinogenesis measured by enhanced backscattering spectroscopy. Journal of Biomedical Optics. 2013;18(9):097002. doi:10.1117/1.JBO.18.9.097002.

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