本發(fā)明涉及光學顯微領域，具體涉及一種結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)與方法。

背景技術：

生物組織內(nèi)的化學組分、分子結構攜帶著反映生理構造和生命過程的重要信息，檢測并分析其化學成分和微結構信息是揭開生物體奧秘和認識病理過程的重要途徑。光學顯微成像是檢測生物組織的重要方法，光學相干層析成像、共聚焦激光掃描顯微成像、超分辨顯微成像和雙光子顯微成像等光學成像技術和設備已經(jīng)在生物學領域取得了巨大的成就。

然而生物組織對從紫外到近紅外波段光波的強散射特性導致光束傳播路徑受到擾動而無法有效聚焦，同時被入射光激發(fā)的熒光也因為散射使得高靈敏高精度探測受到了巨大挑戰(zhàn)。因此，光學成像方法在生物組織內(nèi)部成像的深度非常有限，難以滿足對深層組織非侵入無創(chuàng)成像檢測的需求。

針對這一問題，科學家從生物組織處理和成像方法改進這兩個方向進行了探索。一是通過對樣本處理：近年來發(fā)展起來的生物組織透明化技術，如透明腦，通過改變組織的光學特性來提高其透明度、降低散射性，可提高光束穿透深度；二是通過對光學系統(tǒng)的改進，代表性技術包括多光子熒光成像技術和自適應成像技術，前者采用長波長激發(fā)光，提高了入射光組織內(nèi)的穿透深度。后者利用相位調(diào)制器對光學誤差進行矯正，通過利用部分散射光以提高其穿透深度。

目前的多光子熒光成像技術能夠將生物組織的成像深度提高到毫米級，然而熒光信號微弱且信噪比比較低；而自適應光學成像技術的成像速率還有待提高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明結合雙光子顯微成像深度大和結構光照明技術對熒光收集效率高靈敏度強的特點，提出了一種結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)與方法，很好地解決了信噪比低和成像速率低的問題，為生物組織深層無創(chuàng)成像提供一種可行性技術。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一、一種結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)：

系統(tǒng)包括飛秒激光器、電光強度調(diào)制器、擴束鏡、相位調(diào)制器、掃描模塊、掃描鏡、場鏡、二色鏡、物鏡、樣品架、三軸平移臺、濾光片、第三透鏡和光電倍增管(PMT)。電光強度調(diào)制器、擴束鏡和相位調(diào)制器沿飛秒激光器發(fā)出的光束依次布置在飛秒激光器前方，飛秒激光經(jīng)電光強度調(diào)制器的功率調(diào)制、擴束鏡的擴束和相位調(diào)制器的相位調(diào)制后入射到掃描模塊中。

所述飛秒激光器發(fā)出的飛秒激光束通過掃描模塊、Z向掃描臺、相位調(diào)制器后，光束在空間上被分為兩束，這兩束光在圓形光束約束下形狀互補、面積相等，兩束光束強度相同。

所述的掃描模塊包括同軸布置的第一振鏡、第一透鏡、第二透鏡和第二振鏡，四個光學器件構成4f系統(tǒng)，經(jīng)相位調(diào)制器相位調(diào)制后的光束經(jīng)第一振鏡反射偏轉角度后，依次經(jīng)第一透鏡和第二透鏡后入射到第二振鏡，再經(jīng)第二振鏡反射偏轉角度后入射到所述掃描鏡，第一振鏡和第二振鏡的旋轉軸電機均與NI采集卡連接。兩個振鏡的驅動電路板均與采集卡連接，采集卡與計算機連接，由計算機發(fā)出控制信號經(jīng)由采集卡到達振鏡的驅動電路板，從而控制振鏡的偏轉范圍和速度。兩個振鏡分別使光線沿x軸和y軸掃描，因此聚焦光斑可對照射區(qū)域的樣品進行二維平面掃描。

掃描模塊的出射光再依次經(jīng)過掃描鏡、場鏡、二色鏡和物鏡后照射到固定在樣品架的樣品上，物鏡安裝在Z向掃描臺上，Z向掃描臺能夠帶動物鏡沿z軸方向移動，樣品架安裝在三軸平移臺上，通過三軸平移臺調(diào)整樣品架的位置；光電倍增管(PMT)接收從樣品的照射區(qū)域發(fā)射的熒光信號，轉換成電信號并解調(diào)處理后將樣品的熒光圖像顯示在計算機顯示器上。

光電倍增管探測到的熒光信號轉換為電信號后將被解調(diào)處理。信號解調(diào)的方案有兩種，對應不同的硬件設置。

第一種，所述的解調(diào)模塊包括NI采集卡和主控計算機，掃描模塊和光電倍增管均與NI采集卡連接，NI采集卡和Z向掃描臺連接到主控計算機。該方案下，熒光信號由光電倍增管接收轉換成電信號，再經(jīng)由采集卡傳輸?shù)接嬎銠C，信號進行傅里葉變換處理，選擇前面相位調(diào)制器設定的調(diào)制頻率進行濾波，從而解調(diào)出所需信號。

第二種解調(diào)，增加一路光信號檢測，所述的解調(diào)模塊包括同軸布置的平板玻璃、聚焦鏡、小孔和光電二極管以及用于解調(diào)的鎖相放大器、NI采集卡和主控計算機，平板玻璃安裝在所述相位調(diào)制器和所述掃描模塊之間，經(jīng)相位調(diào)制器相位調(diào)制后的光束經(jīng)平板玻璃發(fā)生透射和反射，接著依次經(jīng)同軸布置的第聚焦鏡、小孔后入射到光電二極管(PD)，光電二極管和光電倍增管(PMT)均連接到鎖相放大器，掃描模塊經(jīng)NI采集卡后和Z向掃描臺一起連接到主控計算機，光電二極管探測的信號作為參考信號，光電倍增管接收的信號為被測信號，鎖相放大器篩選出被測信號中與參考信號同頻(或倍頻)的分量，作為有效信號輸出到計算機中。

二、一種結構光照明的雙光子熒光顯微方法：

(1)飛秒激光器發(fā)出脈沖激光光束；

(2)依次經(jīng)電光強度調(diào)制器調(diào)節(jié)出射功率、擴束鏡準直擴束后入射到相位調(diào)制器，飛秒激光束通過相位調(diào)制器后，光束在空間上被分為兩束，這兩束光在圓形光束約束下形狀互補、面積相等，第一光束與第二光束強度相同。例如，圖3所示的分光圖案，一個中心圓(第二光束)與互補的外周圓環(huán)(第一光束)，面積等大。相位調(diào)制器具備快速時間響應，可以具有最高10MHz的調(diào)制頻率。第一光束不被調(diào)制，第二光束被調(diào)制有相對第一光束周期變化的相位延遲，兩束光的相位差在0～2π范圍內(nèi)周期變化。；

(3)兩束激光經(jīng)掃描模塊后入射到掃描鏡，再依次經(jīng)場鏡、二向色鏡和物鏡后聚焦到樣品架上的樣品，樣品能夠被激發(fā)光激發(fā)出熒光。兩束光在聚焦點處會發(fā)生干涉，由于第二光束有相對第一光束的隨時間周期變化的相位延遲，所以當兩束光同相位時，發(fā)生相長干涉，聚焦光斑焦點體積內(nèi)的的光強度達到最大值；當兩束光相差為π時，兩束光發(fā)生相消干涉，聚焦光斑的大部分光強度分布在焦點體積外側，這樣的情形等效于焦斑移動，同樣的，樣品被激發(fā)出的熒光也具有相同的光強分布變化；

(4)樣品被激發(fā)出來的熒光再依次經(jīng)過物鏡收集、二向色鏡反射、濾光片過濾和透鏡聚焦后進入光電倍增管(PMT)中，物鏡連接有Z向掃描臺，使得物鏡可沿z軸移動；

(5)上述過程(3)中，激光通過掃描模塊對樣品表面區(qū)域進行掃描，探測樣品表面被激發(fā)出的熒光信號。通過Z向掃描臺調(diào)整物鏡沿光束方向的位置對樣品不同深度處進行掃描，探測樣品不同深度處被激發(fā)出的熒光信號。這些熒光信號被光電倍增管(PMT)收集并通過解調(diào)處理后即獲得樣品不同深度處的熒光顯微圖像。

所述的步驟(5)中，熒光信號解調(diào)的方案有兩種，如前文所述。

樣品表面顯微信號和樣品深度顯微信號經(jīng)NI采集卡發(fā)送到主控計算機中，主控計算機接收信號進行傅里葉變換處理，根據(jù)相位調(diào)制器預先設定的調(diào)制頻率進行濾波，解調(diào)出所需信號進行顯微成像。

在相位調(diào)制器和所述掃描模塊之間平板玻璃使得光束反射，反射光束再依次經(jīng)聚焦鏡、小孔后入射到光電二極管(PD)中，光電二極管(PD)采集獲得參考光信號，參考光信號、樣品表面顯微信號和樣品深度顯微信號一起輸入到鎖相放大器進行解調(diào)。

所述的掃描模塊包括同軸布置的第一振鏡、第一透鏡、第二透鏡和第二振鏡，經(jīng)相位調(diào)制器相位調(diào)制后的光束經(jīng)第一振鏡反射偏轉角度后，依次經(jīng)第一透鏡和第二透鏡后入射到第二振鏡，再經(jīng)第二振鏡反射偏轉角度后入射到所述掃描鏡，主控計算機發(fā)送電機控制信號經(jīng)NI采集卡發(fā)送到所述掃描模塊的第一振鏡和第二振鏡進而控制掃描探測；主控計算機發(fā)送控制信號到Z向掃描臺，控制物鏡的移動。

所述樣品固定于載玻片上，并由樣品架夾持，樣品架固定在三軸平移臺上，通過三軸平移臺調(diào)節(jié)樣品的空間位置。

所述的相位調(diào)制器包括同軸依次布置的半波片、電光相位調(diào)制器、沿水平方向并排拼接的兩個偏振分光鏡和一片偏振片，進入相位調(diào)制器的光束經(jīng)半波片偏振方向旋轉角度后入射到電光相位調(diào)制器，電光相位調(diào)制器將光束分解成水平方向和豎直方向的兩個偏振分量，再入射到兩個偏振分光鏡拼接形成端面的中間使得調(diào)制的光束透過，然后經(jīng)偏振片形成一路含偏振方向一致的兩束光的光束。

本發(fā)明飛秒激光器出射的脈沖激光經(jīng)擴束準之后由特制的相位調(diào)制器將光束在空間上分成兩束偏振光，這兩束光橫向剖面上的形狀在圓形光束約束下形狀互補，沿原來傳播方向互相平行，且彼此之間有一個隨時間變化的相位差，經(jīng)過掃描系統(tǒng)后有透鏡聚焦在成像面上，可得經(jīng)過頻率調(diào)制的熒光信號，對熒光信號進行解調(diào)處理可得到信噪比大大提升的顯微圖像。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明為生物組織深層無創(chuàng)成像提供了一種可行的方式，對熒光信號的解調(diào)能得到信噪比大大提升的顯微圖像，效率高靈敏度強；同時本發(fā)明采用相位調(diào)制的方法來調(diào)制聚焦光斑的能量分布，解調(diào)過程耗時極短，可以對樣品進行實時清晰成像，成像速率高。

本發(fā)明適合于厚生物樣本組織成像，大大提高信噪比，能夠在傳統(tǒng)多光子方法無法清楚識別的深度重建衍射極限分辨率，為精準光刺激需求提供可以種切實可行的方案。

附圖說明

為了更加詳細而具體地解釋本發(fā)明，結合以下附圖進行描述。附圖展示了本發(fā)明系統(tǒng)的結構圖，列出了元件編號并作相應解釋；附圖通過列舉非局限性的例子展示了結構光照明對激光束進行調(diào)制的分光束方案。

圖1是本發(fā)明實施例1的結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例2的結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的空間光相位調(diào)制的分光束方案舉例——中心圓與互補的外周圓環(huán)；

圖4是普通雙光子顯微方法的熒光強度曲線和本發(fā)明結構光照明的雙光字熒光顯微方法的熒光曲線對比，這三條曲線是仿真結果，設定激發(fā)光波長為900nm，焦點深度為1000μm；

圖5是普通雙光子熒光顯微系統(tǒng)對熒光小球成像的仿真圖和本發(fā)明結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)對熒光小球成像的仿真圖。

圖中：飛秒激光器1，電光強度調(diào)制器2，擴束鏡3，相位調(diào)制器4，第一振鏡5，第一透鏡6，第二透鏡7，第二振鏡8，掃描鏡9，場鏡10，二色鏡11，物鏡12，Z向掃描臺13，樣品架14，三軸平移臺15，濾光片16，第三透鏡17，光電倍增管18，數(shù)據(jù)采集卡19，計算機20；平板玻璃21，聚焦鏡22，小孔23，光電二極管24，鎖相放大器25。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。

本發(fā)明的實施例及其具體過程如下：

實施例1

如圖1所示，系統(tǒng)包括飛秒激光器1、電光強度調(diào)制器2、擴束鏡3、相位調(diào)制器4、第一振鏡5、第一透鏡6、第二透鏡7、第二振鏡8、掃描鏡9、場鏡10、二色鏡11、物鏡12、Z向掃描臺13、樣品架14、三軸平移臺15、濾光片16、第三透鏡17、光電倍增管(PMT)18、數(shù)據(jù)采集卡19和計算機20；

電光強度調(diào)制器2、擴束鏡3和相位調(diào)制器4沿飛秒激光器1發(fā)出的光束依次布置在飛秒激光器1前方，飛秒激光器1發(fā)出的光經(jīng)電光強度調(diào)制器2功率調(diào)制、擴束鏡3擴束和相位調(diào)制器4相位調(diào)制后入射到掃描模塊中，掃描模塊的出射光依次經(jīng)掃描鏡9、場鏡10、二色鏡11和物鏡12后照射到樣品架14的樣品上，物鏡12安裝在Z向掃描臺13上，樣品架14安裝在三軸平移臺15上，通過三軸平移臺15調(diào)整樣品架14的位置和姿態(tài)。樣品被激發(fā)出的熒光經(jīng)過物鏡收集和二色鏡11反射，再依次經(jīng)濾光片16、透鏡17入射到光電倍增管(PMT)18中。

電光強度調(diào)制器為自由空間光電光調(diào)制器，光束從中間入射，中心出射，根據(jù)發(fā)出的波長和樣品組織的種類，通過調(diào)節(jié)電壓來控制飛秒脈沖激光的出射功率。

掃描模塊包括同軸布置的第一振鏡5、第一透鏡6、第二透鏡7和第二振鏡8，四個光學元件構成4F系統(tǒng)。經(jīng)相位調(diào)制器4相位調(diào)制后的光束經(jīng)第一振鏡5反射偏轉角度后，依次經(jīng)第一透鏡6和第二透鏡7后入射到第二振鏡8，再經(jīng)第二振鏡8反射偏轉角度后入射到所述掃描鏡9，第一振鏡5和第二振鏡8的驅動電路板均與NI采集卡19連接，由NI采集卡19輸出振鏡的控制信號，實現(xiàn)二維掃描。

解調(diào)模塊包括NI采集卡19和主控計算機20，掃描模塊和光電倍增管(PMT)18均與NI采集卡19連接，NI采集卡19和Z向掃描臺13連接到主控計算機20。

實施過程如下：

(1)飛秒激光器1發(fā)出脈沖激光，光束穿過電光強度調(diào)制器后出射功率可被改變，例如，飛秒激光初始功率2W，經(jīng)過電光調(diào)制器后出射功率變?yōu)槌跏脊β实?5％～20％。之后光束再經(jīng)擴束鏡3進行擴束，例如，將光束直徑從1mm擴展到約5mm。

(2)擴束后的激光通過相位調(diào)制器4時，光束在空間上被分為兩束，這兩束光在圓形光束約束下形狀互補、面積相等，第一光束與第二光束強度相同。例如，圖3所示的分光圖案，一個中心圓(第二光束)與互補的外周圓環(huán)(第一光束)，面積等大。相位調(diào)制器具備快速時間響應，可以具有最高10MHz的調(diào)制頻率。第一光束不被調(diào)制，第二光束被調(diào)制有相對第一光束周期變化的相位延遲，兩束光的相位差在0～2π范圍內(nèi)周期變化，例如，調(diào)制信號可以是10kHz的方波。

相位調(diào)制器具備快速時間相應和很高的調(diào)制頻率(～MHz)。激光經(jīng)過相位調(diào)制器后，一半光束被調(diào)制，另一半未被調(diào)制，被調(diào)制光相對未調(diào)制光有隨時間變化的相位延遲，如用一定頻率的正弦信號周期改變調(diào)制光束的相位，使兩個半?yún)^(qū)的光束之間的相差經(jīng)歷從0到2π的周期變化。

(3)兩束光進入掃描光路中，掃描模塊包括兩個振鏡和兩個透鏡，構成4f系統(tǒng)。振鏡的驅動電路板與采集卡連接，由計算機件通過采集卡輸出控制信號來控制振鏡的擺角范圍和擺動速度。兩個振鏡分別使光線沿x軸和y軸掃描。

(4)從掃描模塊出射的光束依次通過掃描鏡、場鏡、二色鏡和物鏡聚焦到樣品上，樣品能夠被激發(fā)光激發(fā)出熒光。兩束光在聚焦點處會發(fā)生干涉，由于第二光束有相對第一光束的隨時間周期變化的相位延遲，所以當兩束光同相位時，發(fā)生相長干涉，聚焦光斑焦點體積內(nèi)的的光強度達到最大值；當兩束光相差為π時，兩束光發(fā)生相消干涉，聚焦光斑的大部分光強度分布在焦點體積外側，這樣的情形等效于焦斑移動，同樣的，樣品被激發(fā)出的熒光也具有相同的光強分布變化。又因為掃描模塊的設置，聚焦光斑可由振鏡控制對樣品進行二維掃描；

(5)樣品被激發(fā)出來的熒光依次再經(jīng)過物鏡收集、二向色鏡反射、濾光片過濾和透鏡聚焦后進入光電倍增管PMT中，物鏡可以是奧林巴斯的XLUMPLFLN20XW，PMT可以是日本濱松的H7422P-40。相位調(diào)制器使得焦點周圍的激發(fā)光實現(xiàn)了強度調(diào)制，因此被激發(fā)出的熒光也具有調(diào)制光強度，PMT接收的熒光信號包含了直流分量和交流分量，將光電轉換后的電信號通過采集卡輸入計算機，在計算機上對信號做傅里葉變換，以分別提取直流信號與交流信號，交流信號的頻率與相位調(diào)制器的調(diào)制頻率一致。交流信號與直流信號之和等同于普通雙光子熒光顯微信號。

上述過程(4)中，通過掃描模塊的設置激發(fā)光能夠進行樣品表面區(qū)域的掃描，探測樣品表面被激發(fā)出的熒光信號；又通過Z向掃描臺調(diào)整物鏡沿z軸的位置可使激發(fā)光對樣品不同深度處進行掃描，探測樣品不同深度處被激發(fā)出的熒光信號。這些熒光信號被光電倍增管(PMT)收集并通過解調(diào)處理后即獲得樣品不同深度處的熒光顯微圖像，這些不同深度處樣品的熒光圖像可以通過算法處理構建樣品三維結構的圖像。

實施例2

如圖2所示，系統(tǒng)包括飛秒激光器1、電光強度調(diào)制器2、擴束鏡3、相位調(diào)制器4、第一振鏡5、第一透鏡6、第二透鏡7、第二振鏡8、掃描鏡9、場鏡10、二色鏡11、物鏡12、Z向掃描臺13、樣品架14、三軸平移臺15、濾光片16、第三透鏡17、光電倍增管(PMT)18、數(shù)據(jù)采集卡19、計算機20、平板玻璃21、第四透鏡22、小孔23、光電二極管(PD)和鎖相放大器25掃描模塊；

實施過程如下：

(1)飛秒激光器1發(fā)出脈沖激光，光束穿過電光強度調(diào)制器后出射功率可被改變，例如，飛秒激光初始功率2W，經(jīng)過電光調(diào)制器后出射功率變?yōu)槌跏脊β实?5％～20％。之后光束再經(jīng)擴束鏡3進行擴束，例如，將光束直徑從1mm擴展到約5mm。

(2)擴束后的激光通過相位調(diào)制器4時，光束在空間上被分為兩束，這兩束光在圓形光束約束下形狀互補、面積相等，第一光束與第二光束強度相同。例如，圖3所示的分光圖案，一個中心圓(第二光束)與互補的外周圓環(huán)(第一光束)，面積等大。相位調(diào)制器具備快速時間響應，可以具有最高10MHz的調(diào)制頻率。第一光束不被調(diào)制，第二光束被調(diào)制有相對第一光束周期變化的相位延遲，兩束光的相位差在0～2π范圍內(nèi)周期變化，例如，調(diào)制信號可以是10kHz的方波。

(3)兩束光繼續(xù)先前傳播，遇到平板玻璃21后分成兩路，一路經(jīng)過平板玻璃反射，依次通過第四透鏡22聚焦、小孔23濾波后被光電二極管(PD)收集，PD將光信號轉換成電信號輸入鎖相放大器25中作為參考信號。另一路光束透過平板玻璃繼續(xù)傳輸至掃描模塊。

(4)兩束光進入掃描光路中，掃描模塊包括兩個振鏡和兩個透鏡，構成4f系統(tǒng)。振鏡的驅動電路板與采集卡連接，由計算機上的軟件通過采集卡輸出控制信號來控制振鏡的擺角范圍和擺動速度。兩個振鏡分別使光線沿x軸和y軸掃描。

(5)從掃描模塊出射的光束依次通過掃描鏡、場鏡、二色鏡和物鏡聚焦到樣品上，樣品能夠被激發(fā)光激發(fā)出熒光。兩束光在聚焦點處會發(fā)生干涉，由于第二光束有相對第一光束的隨時間周期變化的相位延遲，所以當兩束光同相位時，發(fā)生相長干涉，聚焦光斑焦點體積內(nèi)的的光強度達到最大值；當兩束光相差為π時，兩束光發(fā)生相消干涉，聚焦光斑的大部分光強度分布在焦點體積外側，這樣的情形等效于焦斑移動，同樣的，樣品被激發(fā)出的熒光也具有相同的光強分布變化。又因為掃描模塊的設置，聚焦光斑可由振鏡控制對樣品進行二維掃描；

(6)樣品被激發(fā)出來的熒光依次再經(jīng)過物鏡收集、二向色鏡反射、濾光片過濾和透鏡聚焦后進入光電倍增管PMT中，物鏡可以是奧林巴斯的XLUMPLFLN20XW，PMT可以是日本濱松的H7422P-40。相位調(diào)制器使得焦點周圍的激發(fā)光實現(xiàn)了強度調(diào)制，因此被激發(fā)出的熒光也具有調(diào)制光強度，PMT接收的熒光信號包含了直流分量和交流分量，將光電轉換后的電信號輸入鎖相放大器中，鎖相放大器將對此信號進行濾波，篩選出與參考信號同頻率(或倍頻)的交流信號輸出，鎖相放大器與計算機連接，計算機接收到樣品熒光信號的交流分量。

以上兩個實施例的區(qū)別在于對探測熒光信號的解調(diào)處理，實施例1直接對熒光信號的作傅里葉變換處理，可提取其中的直流分量和交流分量；而實施例2中則通過設置參考光的方式利用鎖相放大器篩選出熒光信號中的交流信號，信號解調(diào)的目的是一致的。雙光子顯微鏡在觀察厚生物組織的時候，由于生物組織對熒光的散射作用，導致收集到的熒光信號非常微弱且信噪比差。而基于本發(fā)明的雙光子熒光因為強度被調(diào)制，因此能夠在熒光檢測端提取所時間變化的熒光信號交流分量，從而大大提高熒光信號的信噪比，可對生物組織內(nèi)部大深度處進行無損清晰成像。

如圖4是普通雙光子顯微方法的熒光強度曲線和本發(fā)明結構光照明的雙光子熒光顯微方法的熒光曲線對比，調(diào)制圖案為中心圓加互補的外周圓環(huán)(如圖3所示)。這三條曲線是仿真結果，設定激發(fā)光波長為900nm，焦點深度為1000μm。從圖中可以看出，在對仿真樣品1000μm處成像是，相比于普通雙光子顯微的熒光信號，本發(fā)明的熒光信號在1000μm處的光強與其他深度處的光強差距更大，因此信噪比更大。圖5是普通雙光子熒光顯微系統(tǒng)和本發(fā)明結構光照明的雙光子熒光顯微系統(tǒng)對熒光小球成像的仿真對比圖，(a)為普通雙光子熒光圖像，(b)為本發(fā)明系統(tǒng)熒光圖像，對比可以發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)具有出色的噪聲抑制能力。

綜上，本發(fā)明創(chuàng)新點主要有兩點，一是利用相位調(diào)制器對飛秒激光進行分光束調(diào)制(理論上分光束方案有無數(shù)種，只要兩束光面積相等，形狀互補即可)，使得聚焦光斑在焦點體積內(nèi)強度分布被調(diào)制；二是采用兩種解調(diào)熒光信號的方式，解調(diào)時間極短，因此可以保證實時成像需要的成像速率。本發(fā)明將拓展生物組織清晰成像的深度，并為腦組織光遺傳學研究提供切實可行的無損非入侵式光刺激方法。