(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211058909.3 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 深圳大学 地址 518000 广东省深圳市南 山区南海大 道3688号 (72)发明人 沈炳林　李艳萍　屈军乐　刘丽炜　 王诗琪　 (74)专利代理 机构 深圳尚业知识产权代理事务 所(普通合伙) 44503 专利代理师 杨勇 (51)Int.Cl. G01N 21/65(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G02F 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种双频受激拉曼散射显微成像系统 (57)摘要 本发明公开了一种双频受激拉曼散射显微 成像系统， 包括信号产生与调制装置及成像处理 终端， 信号产生与调制装置包括： 脉冲啁啾与延 迟模块， 用于使两束光的光谱分量在时间上有一 定的分布且时间上重叠； 双相调制模块， 用于对 两路激发光进行高频强度调制； 双差频模块， 用 于使两束激发光的水平偏振和垂直偏振满足两 类分子的拉曼频移； 扫描与聚焦模块， 用于将激 发光聚焦至样品并实现点扫描； 成像处理终端包 括： 正交解调模块， 用于对经样品的探测信号进 行同步正交解调； 信号采集与同步控制模块， 用 于实现扫描系统驱动与解调结果采集的同步控 制。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115326781 A 2022.11.11 CN 115326781 A 1.一种双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特征在于， 包括： 信号产生与调制装置及成 像处理终端； 信号产生与调制装置包括： 脉冲啁啾与延迟模块， 用于使两束光的光谱分量在时间上有一定的分布且时间上重 叠； 双相调制模块， 用于对两路激发光进行高频强度调制； 双差频模块， 用于使两束激发光的水平偏振和垂直偏振 满足两类分子的拉曼 频移； 扫描与聚焦模块， 用于将激发光聚焦至样品 并实现点扫描； 成像处理终端包括： 正交解调模块， 用于对经样品的探测信号进行同步 正交解调； 信号采集与同步控制模块， 用于实现扫描系统驱动与解调结果采集的同步控制。 2.根据权利要求1所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 系统还包括： 飞秒激光器、 第一半波片、 第一偏振分束器、 第二半波片、 第二偏振分束 器； 飞秒激光器用于同步输出两路飞秒脉冲， 第 一束激光经第 一半波片以改变激光的线偏 振角度， 输出光经第一偏振分束器， 输出水平偏振态光束， 结合第一半波片可调节该光束的 激光功率； 第二束激光经过第二半波片以改变激光的线偏振角度， 输出光经第二偏振分束 器， 结合第二半波片可调节第二束光的激光功率， 两束激发光再同时入射至脉冲啁啾与延 迟模块。 3.根据权利要求2所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述脉冲啁啾与延迟 模块包括： 第一玻璃棒， 用于将所述第一偏振分束器分出的另一束激光啁啾展宽为皮秒光束； 第二玻璃棒， 用于将穿过 所述第二偏振分束器的一束激光啁啾展宽为皮秒光束； 第一时间延迟单元， 用于调节第一束激光光路的光程， 使两光束经脉冲啁啾后可实现 时间重叠； 所述第一束光经过第一玻璃棒， 再经过第一时间延迟单元； 所述第二束光经过第二玻 璃棒， 入射至双相调制模块。 4.根据权利要求3所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述双相调制模块包括： 第三半波片， 用于改变激光束的线偏振角度； 第一四分之一波片， 用于改变激发光束的偏振态； 电光调制器， 用于对激发光束 进行强度调制； 经过所述第二玻璃棒的光束经第三半波片后为偏振角度为45 °的线偏振光， 再经过所 述第一四分之一波片为圆偏振光， 输出光由所述电光调制器进行强度调制， 该光束与经过 所述第一时间延迟单元的光束由第一二向色镜进 行波长耦合， 再经第一4f系统后入射至双 频差模块。 5.根据权利要求 4所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述双频差模块包括： 第三偏振分束器， 用于光束的偏振分离与偏振合束；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115326781 A 2第一中空屋脊 棱镜反射镜， 用于设置光学延迟线； 第二中空屋脊 棱镜反射镜， 用于设置光学延迟线； 经所述第 一4f系统 的激光光束入射至第三偏振分束器， 分离为水平偏振态和垂直偏振 态， 水平偏振态入射至扫描与聚焦 模块， 垂直偏振态依次经第一中空屋脊棱镜反射镜、 第二 中空屋脊 棱镜反射镜后与水平偏振态由第三偏振分束器耦合， 入射至扫描与聚焦模块； 采用所述第一中空屋脊棱镜反射镜、 第二中空屋脊棱镜反射镜设置的光学延迟线， 可 使经第三偏振分束器分离的水平偏振和垂直偏振光路的光程差能够匹配组织中两种分子 所对应的拉曼 频差。 6.根据权利要求 4所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述扫描与聚焦模块包括： XY扫描振镜， 用于实现样品的XY方向的二维扫描； 远心扫描透镜与套筒透镜， 用于在样品平面产生整个视场内恒定的光斑尺寸， 同时可 有效矫正像差； 显微物镜， 用于 激发光束聚焦； 经过所述双频差模块的激光束依次经过XY扫描振镜、 远心扫描透镜与套筒透镜及显微 物镜， 实现样品的二维扫描激发， 信号 光由正交解调模块探测与分析。 7.根据权利要求 4所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述正交解调模块包括： 聚光镜， 用于 透射信号 光的收集； 聚焦透镜， 用于信号 光束的聚焦； 滤光片， 用于滤除掉探测光束外的其 他光束； 第四偏振分束器， 用于将信号 光分离为垂直偏振态和水平偏振态； 双通道光电探测器， 用于分别将水平偏振态信号光和垂直偏振态信号光转化为第一、 第二电压信号； 移相器， 用于将第一电压信号进行π/2相移； 加法器， 用于将所述移相器输出的第 一电压信号与所述双通道光电探测器输出的第 二 电压信号进行线性叠加； 锁相放大器， 用于实现水平偏振态信号 光和垂直偏振态信号 光的正交解调； 经过所述样品后的前向散射信号， 经由所述聚光镜收集， 并通过所述聚焦透镜进行光 束聚焦， 聚焦后的光束经所述第四偏振分束器分离为水平偏振态信号光和垂 直偏振态信号 光， 采用所述双通道光电探测器对两个偏振态信号光束进行探测， 将两个偏振态光束转换 为第一、 第二电压信号， 采用所述移相器对第一电压信号进行π/2相移， 并通过所述加法器 将其与第二电压信号进行线性叠加， 并连接 至锁相放大器进行正交解调。 8.根据权利要求7 所述的双频受激拉曼散射显微成像系统， 其特 征在于， 所述双相调制模块与正交解调模块还 包括： 信号发生器； 所述信号发生器， 用于同时输出两路参数相同的模拟信号； 一路用于驱动所述电光调 制器， 另一路用于所述锁相放大器的参 考信号； 所述锁相放大器的信号输入端信号为水平偏振态信号与垂直偏振态信号的线性叠加， 锁相放大器的解调选择 XY正交输出， 分别对应于 两个偏振态所对应的拉曼 频移信号。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115326781 A 3