自动化低噪声激光系统在相干拉曼显微镜的应用

"这篇文章介绍了一种用于相干拉曼散射显微镜的强固且可快速调谐的低强度噪声光源。该系统采用全自动化设计，由固态振荡器提供1043纳米的斯托克斯脉冲，通过频率倍增的光纤反馈飞秒光学参量振荡器生成750到950纳米的可调泵浦脉冲。1.2皮秒的脉冲持续时间在优化相干拉曼散射信号与必要的光谱分辨率之间找到了一个可行的折衷点，从而可以覆盖1015到3695 cm^-1的光谱范围，并实现小于13 cm^-1的光谱分辨率。关键词包括：无标签成像、受激拉曼散射、光学显微技术、飞秒光学、固态激光器、光纤反馈、光学参量振荡器和光谱分辨率。" 详细说明： 这篇论文关注的是在相干拉曼散射显微术（SRS/CARS）中使用的稳定且可快速调谐的光源，这是一种非侵入性的高分辨率成像技术，特别适用于生物医学和材料科学等领域。为了提高成像质量和效率，研究者开发了一套全自动激光系统，它具有低强度噪声特性，这对于精确的光谱分析至关重要。 该系统的基石是一个固态振荡器，它能产生稳定的斯托克斯脉冲，其波长固定在1043纳米。斯托克斯脉冲在拉曼散射过程中起着关键作用，它们与样品相互作用，产生独特的光谱信息。此外，系统中的泵浦脉冲通过频率倍增的光纤反馈飞秒光学参量振荡器生成，这使得泵浦脉冲的波长可以在750到950纳米的宽范围内调节。这种灵活性使得该系统能够适应各种不同的实验需求，对不同类型的分子进行探测。 飞秒光学参量振荡器是一种高效的光学频率转换装置，它可以将输入的激光脉冲能量转化为新的波长。在本文中，它不仅实现了宽范围的波长调谐，还产生了1.2皮秒的短脉冲，这个脉冲持续时间对于优化信号强度和光谱分辨率之间的平衡至关重要。较短的脉冲提高了时间分辨率，而适当的脉宽则确保了足够的信号强度，以便于获取清晰的拉曼散射图像。 系统的光谱范围涵盖了1015到3695 cm^-1，这意味着它可以检测到多种化学键的振动模式，这对于识别不同的化学成分非常有用。同时，小于13 cm^-1的光谱分辨率保证了能够区分相近的光谱峰，从而提供更精确的分子信息。 关键词“无标签成像”表明该技术不需要任何标记，可以直接观察生物样本的自然状态，避免了对样本的潜在干扰。“受激拉曼散射”是SRS显微镜的基础，它利用激光激发分子的振动模式，产生拉曼散射光，进而获取样本的化学结构信息。 这项工作展示了如何通过先进的光学技术设计出一种高性能的光源系统，以满足相干拉曼散射显微镜对高精度、高分辨率和宽光谱范围的需求，这将极大地推动生物学、化学和材料科学等领域中非线性光学成像的应用。