專利名稱：用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒cars量子顯微鏡信噪比的裝置及調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛秒相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)顯微領(lǐng)域，尤其是ー種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置及方法。
背景技術(shù)：
CARS顯微術(shù)利用的是相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent Anti-Stokes RamanScattering, CARS)現(xiàn)象，它是ー個(gè)四波混頻過(guò)程，如圖I所示。CARS顯微鏡通常采用的是窄帶寬的皮秒激光器，這種顯微鏡只探測(cè)分子的一個(gè)振動(dòng)摸。隨著科學(xué)發(fā)展，人們需要在復(fù)雜環(huán)境中探測(cè)復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，飛秒CARS顯微術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。然而飛秒激光用于CARS顯微 術(shù)會(huì)導(dǎo)致選擇性差、背景噪音大等一系列問(wèn)題。因此，利用CARS的相干特性提高信號(hào)的分辨率是把飛秒激光廣泛應(yīng)用于相應(yīng)裝置(如光譜裝置和顯微鏡)中必須要解決的問(wèn)題。飛秒CARS量子顯微鏡中的相干控制是利用液晶空間光調(diào)制器(SLM)對(duì)激光脈沖進(jìn)行相位調(diào)制，進(jìn)而利用Pump、Stokes、Probe光的相干提高CARS信號(hào)的信噪比。目前飛秒激光CARS顯微鏡中利用相干提高信號(hào)信噪比的常用方式有兩種，第一種是采用簡(jiǎn)單的相位整形方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)直接在液晶空間光調(diào)制器上施加對(duì)應(yīng)的電壓波形即可實(shí)現(xiàn)；第二種方式比較復(fù)雜，是利用閉環(huán)反饋控制來(lái)調(diào)節(jié)激光脈沖的相位。上述兩種方式，第一種無(wú)法達(dá)到最好的信噪比效果，第二種雖然能達(dá)到比較好的信噪比效果，但是由于在反饋控制算法中需要設(shè)定判據(jù)判斷CARS信號(hào)信噪比的優(yōu)劣，并把采集到的CARS信號(hào)作為反饋控制手段，導(dǎo)致了算法比較復(fù)雜和費(fèi)時(shí)，無(wú)法滿足用CARS顯微鏡進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的連續(xù)調(diào)節(jié)、速度快、具有較好信噪比效果的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，包括Pump激光器、Stokes激光器和Probe激光器，三者通過(guò)脈沖同步控制器電連接，三者的激光發(fā)射端分別設(shè)置第二合束鏡、第一合束鏡、Probe脈沖相位調(diào)控裝置，Probe脈沖相位調(diào)控裝置采用Probe脈沖相位調(diào)控器，第一、ニ合束鏡與其內(nèi)放入待觀測(cè)樣品的CARS顯微鏡位于同一中心軸線上。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的方法，該方法包括下列順序的步驟(I)在CARS顯微鏡中放入待觀測(cè)樣品，對(duì)待觀測(cè)樣品的振動(dòng)頻率為Qas的振動(dòng)膜進(jìn)行CARS成像；(2)分別調(diào)節(jié)Pump激光器、Stokes激光器、Probe激光器的中心頻率Qp、Q s、^pr,使Qp+Qpi= Qs+Qas, Pump激光器、Stokes激光器、Probe激光器發(fā)射的脈沖通過(guò)脈沖同步控制器在時(shí)間上調(diào)節(jié)同步；
(3)設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)，Probe脈沖相位調(diào)控裝置輸出相位整形后的Probe脈沖,整形后的Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一合束鏡調(diào)節(jié)后和Stokes脈沖在空間上重合，隨后再經(jīng)過(guò)第二合束鏡調(diào)節(jié)后和Pump脈沖在空間上重合，重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡中進(jìn)行成像；(4)連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡的最佳信噪比。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)Probe脈沖相位調(diào)控器上的噪音權(quán)重旋鈕實(shí)現(xiàn)不同非共振背景權(quán)重下Probe脈沖的最優(yōu)相位整形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛秒CARS量子顯微鏡在頻率Qas處信噪比的連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明無(wú)需用CARS信號(hào)來(lái)進(jìn)行反饋控制，調(diào)節(jié)速度快。本發(fā)明可作為附加裝置應(yīng)用于飛秒CARS顯微鏡外部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顯微鏡信噪比的連續(xù)調(diào)節(jié)。


圖I為CARS中共振信號(hào)及非共振背景噪音的產(chǎn)生過(guò)程示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中Probe脈沖相位調(diào)控器的電路框圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例ニ的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中Probe脈沖相位調(diào)控器的電路框圖；圖6為不同相位整形方案下的共振信號(hào)和非共振背景；圖7為選取不同k值的最優(yōu)整形方案，m為從-I到3，間隔0. I取值，則k的取值為 IOm-O. I,對(duì)應(yīng) 0 到 999. 9。
具體實(shí)施例方式以下對(duì)本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例分別進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例一如圖2所示，一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，包括Pump激光器I、Stokes激光器2和Probe激光器3，三者通過(guò)脈沖同步控制器4電連接，脈沖同步控制器4控制三者在時(shí)間上同步發(fā)出脈沖。三者的激光發(fā)射端分別設(shè)置第二合束鏡13、第一合束鏡12、Probe脈沖相位調(diào)控裝置,Probe脈沖相位調(diào)控裝置采用Probe脈沖相位調(diào)控器9,第一、ニ合束鏡12、13與其內(nèi)放入待觀測(cè)樣品的CARS顯微鏡14位于同一中心軸線上。本發(fā)明也可以采用一個(gè)或兩個(gè)激光器，通過(guò)分束鏡擴(kuò)展為三束激光脈沖。如圖2所示，所述的Probe脈沖相位調(diào)控裝置由反射鏡5、第一、ニ光柵6、11、第一、ニ凸透鏡7、10、液晶空間光調(diào)制器8和Probe脈沖相位調(diào)控器9組成，反射鏡5布置在Probe激光器3的激光發(fā)射端,反射鏡5下方設(shè)置第一光柵6,第一光柵6向右依次布置第一凸透鏡7、液晶空間光調(diào)制器8、第二凸透鏡10和第二光柵11，第一光柵6、第一凸透鏡7、液晶空間光調(diào)制器8、第二凸透鏡10和第二光柵11位于同一中心軸線上，且它們之間的間距為第一凸透鏡7焦距f，第一、ニ光柵6、11相同，第一、ニ凸透鏡7、10相同，液晶空間光調(diào)制器8與Probe脈沖相位調(diào)控器9電連接,第二光柵11位于第一合束鏡12的正下方，Probe脈沖相位調(diào)控器9上設(shè)置用于指定待觀測(cè)樣品、激光脈沖參數(shù)和噪音權(quán)重的旋鈕。第一光柵6和第二光柵11是相同的，第一凸透鏡7和第二凸透鏡10是相同的，Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一光柵6后，由于色散，不同頻率的光在角度上分開(kāi)，第一、ニ凸透鏡7、10相當(dāng)于兩個(gè)傅立葉轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過(guò)第一凸透鏡7后，脈沖從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。不同頻率的光在液晶空間光調(diào)制器8上對(duì)應(yīng)不同的位置，Probe脈沖相位調(diào)控器9通過(guò)對(duì)液晶空間光調(diào)制器8施加電壓信號(hào)，改變不同頻率光在液晶空間光調(diào)制器8中光路的光程，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率光的相位調(diào)制。經(jīng)過(guò)相位調(diào)制的脈沖經(jīng)過(guò)第二凸透鏡10后，重新轉(zhuǎn)換到時(shí)域，并在第二光柵11的作用下在空間上進(jìn)行合井，最終輸出需要的相位整形后的飛秒Probe脈沖。如圖2所示，所述的Probe脈沖相位調(diào)控器9由模擬電路，A/D轉(zhuǎn)換器，中央處理器和D/A轉(zhuǎn)換器組成,模擬電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與中央處理器的輸入端相連，中央處理器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與液晶空間光調(diào)制器8的輸入端相連。在對(duì)實(shí)施例一進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，首先，在CARS顯微鏡14中放入待觀測(cè)樣品，對(duì)待觀測(cè)樣品的振動(dòng)頻率為Q as的振動(dòng)膜進(jìn)行CARS成像；其次，分別調(diào)節(jié)Pump激光器I、Stokes激光器 2、Probe 激光器 3 的中心頻率 Qp、Qs, 使 Qp+Q, Q s+Q as，Pump 激光器 l、Stokes 激光器2、Probe激光器3發(fā)射的脈沖通過(guò)脈沖同步控制器4在時(shí)間上調(diào)節(jié)同步；再次，設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)，Probe脈沖相位調(diào)控裝置輸出相位整形后的Probe脈沖，整形后的Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一合束鏡12調(diào)節(jié)后和Stokes脈沖在空間上重合，隨后再經(jīng)過(guò)第二合束鏡13調(diào)節(jié)后和Pump脈沖在空間上重合，重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡14中進(jìn)行成像；最后，連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器9的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡14的最佳信噪比。設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)是指，調(diào)節(jié)脈沖相位調(diào)控器上的各個(gè)旋鈕指定觀測(cè)樣品的參數(shù)非共振背景相關(guān)因子、共振信號(hào)相關(guān)因子C、能級(jí)寬度因子r、初始的Yo(Y?？呻S意設(shè)定，用于得到最終的Y，進(jìn)而得到最終優(yōu)化的Probe脈沖相位cJV(gV-Q1J),以及激光脈沖的參數(shù)脈沖線寬參數(shù)Apr、脈沖中心頻率Qpr，同時(shí)通過(guò)噪音權(quán)重旋鈕指定一個(gè)初始的k值。在重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡14中進(jìn)行成像后，連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器9上的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡14的最佳信噪比及對(duì)應(yīng)的k值。所述Probe脈沖相位調(diào)控器9上面的旋鈕上標(biāo)有刻度，可通過(guò)各個(gè)旋鈕指定待觀測(cè)樣品、激光脈沖的參數(shù)以及噪音權(quán)重k，其中k值是變化的，xm、c、r對(duì)于特定樣品則是固定值，Ytl為給定的ー個(gè)初始值，K、為激光脈沖參數(shù)，模擬電路通過(guò)這些輸入量得到特定k值下的物理量Y，A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)Y和其他參數(shù)(k、Xm、c、r、Y(l、Apr,
，轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，中央處理器通過(guò)上述輸入量和下面的函數(shù)得到最優(yōu)Probe脈沖相位，最優(yōu)相位為一系列(《pr，①卩)，為(^,- ,) = arctan(——ク".。 ) + 0，
F-ん(X”. .,( ) 7{{(0pr ~^nr) + 廠)其中，0為常數(shù)，D/A轉(zhuǎn)換器隨后把此相位的電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬的電壓信號(hào)，最后把此信號(hào)施加在液晶空間光調(diào)制器8上，最終達(dá)到調(diào)節(jié)Probe脈沖相位的目的。Probe脈沖相位調(diào)節(jié)器上的噪音權(quán)重旋鈕可連續(xù)調(diào)節(jié)，施加在液晶空間光調(diào)制器8上的電壓將產(chǎn)生相應(yīng)k值下的最優(yōu)Probe脈沖相位，觀測(cè)到的樣品的CARS圖像在此k值下的信噪比是最好的。實(shí)施例ニ如圖4所示，一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，包括Pump激光器I、Stokes激光器2和Probe激光器3，三者通過(guò)脈沖同步控制器4電連接，脈沖同步控制器4控制三者在時(shí)間上同步發(fā)出脈沖。三者的激光發(fā)射端分別設(shè)置第二合束鏡13、第一合束鏡12、Probe脈沖相位調(diào)控裝置,Probe脈沖相位調(diào)控裝置采用Probe脈沖相位調(diào)控器9,第一、ニ合束鏡12、13與其內(nèi)放入待觀測(cè)樣品的CARS顯微鏡14位于同一中心軸線上。本發(fā)明也可以采用一個(gè)或兩個(gè)激光器，通過(guò)分束鏡擴(kuò)展為三束激光脈沖。如圖4所示，所述的Probe脈沖相位調(diào)控裝置由反射鏡5、第一、ニ光柵6、11、第一、ニ凸透鏡7、10、液晶空間光調(diào)制器8、Probe脈沖相位調(diào)控器9和計(jì)算機(jī)15組成，反射鏡5布置在Probe激光器3的激光發(fā)射端,反射鏡5下方設(shè)置第一光柵6,第一光柵6向右依次布置第一凸透鏡7、液晶空間光調(diào)制器8、第二凸透鏡10和第二光柵11，第一光柵6、第一 凸透鏡7、液晶空間光調(diào)制器8、第二凸透鏡10和第二光柵11位于同一中心軸線上，且它們之間的間距為第一凸透鏡7焦距f，第一、ニ光柵6、11相同，第一、ニ凸透鏡7、10相同，液晶空間光調(diào)制器8與Probe脈沖相位調(diào)控器9電連接，Probe脈沖相位調(diào)控器9與計(jì)算機(jī)15電連接，第二光柵11位于第一合束鏡12的正下方，Probe脈沖相位調(diào)控器9上設(shè)置噪音權(quán)重旋鈕。第一光柵6和第二光柵11是相同的，第一凸透鏡7和第二凸透鏡10是相同的，Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一光柵6后，由于色散，不同頻率的光在角度上分開(kāi)，第一、ニ凸透鏡7、10相當(dāng)于兩個(gè)傅立葉轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過(guò)第一凸透7后，脈沖從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。不同頻率的光在液晶空間光調(diào)制器8上對(duì)應(yīng)不同的位置，計(jì)算機(jī)15通過(guò)Probe脈沖相位調(diào)控器9對(duì)液晶空間光調(diào)制器8施加電壓信號(hào)，改變不同頻率光在液晶空間光調(diào)制器8中光路的光程，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同頻率光的相位調(diào)制。經(jīng)過(guò)相位調(diào)制的脈沖經(jīng)過(guò)第二凸透鏡10后，重新轉(zhuǎn)換到時(shí)域， 并在第二光柵11的作用下在空間上進(jìn)行合井，最終輸出需要的相位整形后的飛秒Probe脈沖。如圖5所示，所述的Probe脈沖相位調(diào)控器9由A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與計(jì)算機(jī)15的輸入端相連,計(jì)算機(jī)15的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與液晶空間光調(diào)制器8的輸入端相連。在對(duì)實(shí)施例ニ進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，首先，在CARS顯微鏡14中放入待觀測(cè)樣品，對(duì)待觀測(cè)樣品的振動(dòng)頻率為Q as的振動(dòng)膜進(jìn)行CARS成像；其次，分別調(diào)節(jié)Pump激光器I、Stokes激光器 2、Probe 激光器 3 的中心頻率 Qp、Qs, 使 Qp+Q, Q s+Q as，Pump 激光器 l、Stokes激光器2、Probe激光器3發(fā)射的脈沖通過(guò)脈沖同步控制器4在時(shí)間上調(diào)節(jié)同步；再次，設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)，Probe脈沖相位調(diào)控裝置輸出相位整形后的Probe脈沖，整形后的Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一合束鏡12調(diào)節(jié)后和Stokes脈沖在空間上重合，隨后再經(jīng)過(guò)第二合束鏡13調(diào)節(jié)后和Pump脈沖在空間上重合，重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡14中進(jìn)行成像；最后，連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器9的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡14的最佳信噪比。設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)是指，調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器9上的噪音權(quán)重旋鈕，指定一個(gè)初始的k值,計(jì)算機(jī)15根據(jù)Probe脈沖相位調(diào)控器9傳遞的k值、指定的觀測(cè)樣品的參數(shù)非共振背景相關(guān)因子X(jué)m、共振信號(hào)相關(guān)因子C、能級(jí)寬度因子r、初始的Y。(Ytl可隨意設(shè)定，用于得到最終的Y，進(jìn)而得到最終優(yōu)化的Probe脈沖相位°pr(Wpr-Qpr) 以及指定的激光脈沖的參數(shù)脈沖線寬參數(shù)脈沖中心頻率Qが得到最優(yōu)的Probe脈沖相位。在重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡14中進(jìn)行成像后，連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器9上的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡14的最佳信噪比及對(duì)應(yīng)的k值。所述Probe脈沖相位調(diào)控器9上面的噪音權(quán)重旋鈕標(biāo)有刻度，通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕指定k值(k是變化的)，A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)k轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)15，在計(jì)算機(jī)15上通過(guò)軟件方法得到此k值下的最優(yōu)Probe脈沖相位，為
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，其特征在于包括Pump激光器、Stokes激光器和Probe激光器，三者通過(guò)脈沖同步控制器電連接，三者的激光發(fā)射端分別設(shè)置第二合束鏡、第一合束鏡、Probe脈沖相位調(diào)控裝置，Probe脈沖相位調(diào)控裝置采用Probe脈沖相位調(diào)控器，第一、二合束鏡與其內(nèi)放入待觀測(cè)樣品的CARS顯微鏡位于同一中心軸線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，其特征在于所述的Probe脈沖相位調(diào)控裝置由反射鏡、第一、二光柵、第一、二凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器和Probe脈沖相位調(diào)控器組成，反射鏡布置在Probe激光器的激光發(fā)射端，反射鏡下方設(shè)置第一光柵，第一光柵向右依次布置第一凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器、第二凸透鏡和第二光柵，第一光柵、第一凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器、第二凸透鏡和第二光柵位于同一中心軸線上，且它們之間的間距為第一凸透鏡焦距f，第一、二光柵相同，第一、二凸透鏡相同，液晶空間光調(diào)制器與Probe脈沖相位調(diào)控器電連接,第二光柵位于第一合束鏡的正下方，Probe脈沖相位調(diào)控器上設(shè)置用于指定待觀測(cè)樣品、激光脈沖參數(shù)和噪音權(quán)重的旋鈕。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，其特征在于所述的Probe脈沖相位調(diào)控裝置由反射鏡、第一、二光柵、第一、二凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器、Probe脈沖相位調(diào)控器和計(jì)算機(jī)組成，反射鏡布置在Probe激光器的激光發(fā)射端，反射鏡下方設(shè)置第一光柵，第一光柵向右依次布置第一凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器、第二凸透鏡和第二光柵，第一光柵、第一凸透鏡、液晶空間光調(diào)制器、第二凸透鏡和第二光柵位于同一中心軸線上，且它們之間的間距為第一凸透鏡焦距f，第一、二光柵相同，第一、二凸透鏡相同，液晶空間光調(diào)制器與Probe脈沖相位調(diào)控器電連接，Probe脈沖相位調(diào)控器與計(jì)算機(jī)電連接，第二光柵位于第一合束鏡的正下方，Probe脈沖相位調(diào)控器上設(shè)置噪音權(quán)重的旋鈕。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，其特征在于所述的Probe脈沖相位調(diào)控器由模擬電路，A/D轉(zhuǎn)換器，中央處理器和D/A轉(zhuǎn)換器組成，模擬電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與中央處理器的輸入端相連，中央處理器的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端相連,D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與液晶空間光調(diào)制器的輸入端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，其特征在于所述的Probe脈沖相位調(diào)控器由A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器組成，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與計(jì)算機(jī)的輸入端相連，計(jì)算機(jī)的輸出端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端與液晶空間光調(diào)制器的輸入端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置的調(diào)節(jié)方法，該方法包括下列順序的步驟 (1)在CARS顯微鏡中放入待觀測(cè)樣品，對(duì)待觀測(cè)樣品的振動(dòng)頻率為Qas的振動(dòng)膜進(jìn)行CARS成像； (2)分別調(diào)節(jié)Pump激光器、Stokes激光器、Probe激光器的中心頻率Ωρ、Ω3>使Qp+Qpr=Qs+Qas, Pump激光器、Stokes激光器、Probe激光器發(fā)射的脈沖通過(guò)脈沖同步控制器在時(shí)間上調(diào)節(jié)同步； (3)設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)，Probe脈沖相位調(diào)控裝置輸出相位整形后的Probe脈沖,整形后的Probe脈沖經(jīng)過(guò)第一合束鏡調(diào)節(jié)后和Stokes脈沖在空間上重合,隨后再經(jīng)過(guò)第二合束鏡調(diào)節(jié)后和Pump脈沖在空間上重合，重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡中進(jìn)行成像； (4)連續(xù)調(diào)節(jié)PiObe脈沖相位調(diào)控器的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡的最佳信噪比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)是指，調(diào)節(jié)脈沖相位調(diào)控器上的各個(gè)旋鈕指定觀測(cè)樣品的參數(shù)非共振背景相關(guān)因子X(jué)m、共振信號(hào)相關(guān)因子C、能級(jí)寬度因子Γ、初始的Ytl以及激光脈沖的參數(shù)脈沖線寬參數(shù)Λρρ脈沖中心頻率Ω#，同時(shí)通過(guò)噪音權(quán)重旋鈕指定一個(gè)初始的k值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于設(shè)定待觀測(cè)樣品以及激光脈沖的參數(shù)是指，調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器上的噪音權(quán)重旋鈕，指定一個(gè)初始的k值,計(jì)算機(jī)根據(jù)Probe脈沖相位調(diào)控器傳遞的k值、指定的觀測(cè)樣品的參數(shù)非共振背景相關(guān)因子X(jué)m、共振信號(hào)相關(guān)因子C、能級(jí)寬度因子Γ、初始的Y O，以及指定的激光脈沖的參數(shù)脈沖線寬參數(shù)△吣脈沖中心頻率Ω…計(jì)算得到最優(yōu)的Probe脈沖相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于在重合后的三束脈沖進(jìn)入CARS顯微鏡中進(jìn)行成像后，連續(xù)調(diào)節(jié)Probe脈沖相位調(diào)控器上的噪音權(quán)重旋鈕，觀測(cè)CARS圖像的變化，通過(guò)比較確定CARS顯微鏡的最佳信噪比及對(duì)應(yīng)的k值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置的調(diào)節(jié)方法，其特征在于所述計(jì)算機(jī)根據(jù)Probe脈沖相位調(diào)控器上指定的k值計(jì)算對(duì)應(yīng)的最優(yōu)整形相位，進(jìn)而施加對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)在液晶空間光調(diào)制器上，其計(jì)算方法如下 給定一個(gè)初始的Y (記為Y。)，
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的裝置，包括Pump激光器、Stokes激光器和Probe激光器，三者通過(guò)脈沖同步控制器電連接，三者的激光發(fā)射端分別設(shè)置第二合束鏡、第一合束鏡、Probe脈沖相位調(diào)控裝置，Probe脈沖相位調(diào)控裝置采用Probe脈沖相位調(diào)控器，第一、二合束鏡與其內(nèi)放入待觀測(cè)樣品的CARS顯微鏡位于同一中心軸線上。本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于連續(xù)調(diào)節(jié)飛秒CARS量子顯微鏡信噪比的方法。本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)Probe脈沖相位調(diào)控器上的噪音權(quán)重旋鈕實(shí)現(xiàn)不同非共振背景權(quán)重下Probe脈沖的最優(yōu)相位整形，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飛秒CARS量子顯微鏡在頻率Ωas處信噪比的連續(xù)調(diào)節(jié)。本發(fā)明無(wú)需用CARS信號(hào)來(lái)進(jìn)行反饋控制，調(diào)節(jié)速度快。
文檔編號(hào)G02B27/09GK102759838SQ20121024801
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者雙豐, 宋全軍, 曹會(huì)彬, 李陽(yáng)銘, 王耀雄, 葛運(yùn)建, 高放, 高理富 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院