Vescent D2-125激光伺服器在生物領域的應用典型案例
科羅拉多州立大學(Colorado State University,CSU)，David Winters博士借助Vescent D2-125激光伺服器在單像素成像的生物領域獲得了很大的進展。
針對單像素成像的生物領域，David Winters博士討論了新的單像素成像方法（SPIFI方法），其根本原理是通過基于激光計量和頻率的合成理念，測量小位移的中心頻率的光脈沖，類似脈沖受激拉曼散射，使得脈沖在探測瞬態光學磁化率時獲得位移。通過多路復用空間頻率投影來實現這一點，實現在沒有成像探測器的情況下進行快速二維成像。若不使用成像探測器，則對散射的靈敏度大大降低，則使得該方法可以應用于散射生物組織的深層。重要的是整套系統的光學部分儀器搭建，他在光學成像的兩個領域中所做的工作是利用高靈敏度拉曼測量測量小的光學頻移，以及利用頻率復用空間信息的單元素探測器進行快速的一維和二維成像。這種技術都試圖將光學成像的適用性應用到更廣泛的生物領域。拉曼散射廣泛應用于化學樣品表征技術，因為它是一種內源性的對比方法，不需要使用染料或標記來實現化學特異性成像。
在光路搭建工作中，他從一個新的方向來研究拉曼測量。其根本原理是通過電子響應產生了依賴于時間的折射率，采集光脈沖時，會導致探針脈沖的中心光頻率發生小的偏移。因此，測量拉曼活性分子的小濃度的問題就變成了測量小的光頻移。他把光頻移轉換成更容易測量的量，即很容易地把光脈沖中心頻率的變化轉換成光強的變化。
圖1 光學鎖相環流程圖
圖中PS為移相器，AM為調幅器。射頻信號用藍色實線表示，控制信號用藍色虛線表示，光纖用黃色表示。待測脈沖從左下部進入光纖，然后進行對半調制，后在匹配的光電探測器上檢測到，Servo為Vescent D2-125伺服系統。
激光由一對InGaAs激光二極管(Thorlabs DET10C)發射，以得到調制器主動極化軸上的光源。其產生的差分信號輸入至加法放大器(SRS SIM980)，這個差分信號即為誤差信號，進而將差分信號耦合到伺服系統的輸入(Vescent D2-125)。則Vescent伺服系統的輸出參考電壓，終用于驅動振幅的壓控振蕩器(VCO)(微型電路ZX95-890C)調制器。其中伺服參數和優化參數的設置通過基于該調制器驅動正弦波在重復率與相位的調整電子信號獲得，使得脈沖調制的峰值及斜率進行采樣衰減。
圖2 鎖相噪聲分析
藍色線為用普通光學鎖相測量的拉曼信號。綠色線為使用本文算法處理得到的時態數據。
圖3 SPIFI裝置示意圖
SPIFI方法中Vescent伺服系統的根本目的是驅動振幅壓控振蕩器(VCO)，以實現在不同的橫向位置對不同頻率的線聚焦進行調制，將目標空間信息編碼到線聚焦上。實現快速動態捕獲，這種成像速度的提高為成像提供了新的可能性成像，從而逐步代替昂貴的陣列檢波器。由于SPIFI信號對其在時間信號中的位置進行編碼，通過調制，一旦將目標傳輸函數刻印在波束上，其對散射的敏感性就會大大降低。
圖4 (a)圖為熒光吸收，(b)圖為熒光發射模式下，熒光墨水在載玻片上的SPIFI圖像
應用該一維SPIFI成像系統可以替代光柵或階段掃描，提高了成像速度。在簡單的SPIFI成像系統中，使用光柵對輸入光的光譜進行空間分散，然后應用位置相關的時間調制，將光束簡單地收集在光電探測器上。然后可以從光電探測器信號的電子光譜中恢復光譜線。利用這種*的調制器結構，還可以通過用這種光譜調制光束照射樣品來進行高光譜成像。實驗論證在采集之前，采集到的光的頻譜會被樣本的響應調制，然后將該光譜響應編碼到信號的RF頻譜中。實驗證明了對各種樣品類型的都具備較好的成像能力，無論是熒光樣品還是生物標本。
更多產品信息，請聯系我們。
森泉為您的科研事業添磚加瓦：
1） 激光控制：激光電流源、激光器溫控器、激光器控制、伺服設備與系統等等
2） 探測器：光電探測器、單光子計數器、單光子探測器、CCD、光譜分析系統等等
3） 定位與加工：納米定位系統、微納運動系統、多維位移臺、旋轉臺、微型操作器等等
4） 光源：半導體激光器、固體激光器、單頻激光器、單縱模激光器、窄線寬激光器、光通訊波段激光器、CO2激光器、中紅外激光器、染料激光器、飛秒超快激光器等等
5） 光機械件：用于光路系統搭建的高品質無應力光機械件，如光學調整架、鏡架、支撐桿、固定底座等等
6） 光學平臺：主動隔振平臺、氣浮隔振臺、實驗桌、剛性工作臺、面包板、隔振、隔磁、隔聲綜合解決方案等等
7） 光學元件：各類晶體、光纖、偏轉鏡、反射鏡、透射鏡、半透半反鏡、濾光片、衰減片、玻片等等
8） 染料：激光染料、熒光染料、光致變色染料、光致發光染料、吸收染料等等
