多路分%2f合束光模块地工程实现及其应用研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringImplementationandApplicationofMulti-foldPulseSplittingSystemCandidate:ChenYonghuaMajor:OpticalEngineeringSupervisor:Prof.FuLingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性

2、声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

3、和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要飞秒激光是双光子荧光显微镜等非线性成像系统的核心元素。飞秒激光在生物成像领域的应用克服了共聚焦等单光子成像的高散射缺点，实现了样品组织内600-800微米深度的高分辨率成像。但随着生命科学的发展，双光子成像面临着快速信号检测，长时间活体成像等新需求的挑战，双光子成像的局部激发特点限制了成像速度的进一步提高。单纯地通过增加激发光功率来提高信号强度，从而提高成像信噪比的方法不仅会加剧荧光样品的光漂白，而且会

4、增加光损伤的可能性，无法实现快速信号监测等生物学应用。一些研究表明提高飞秒激光重复频率将是实现提高荧光信号强度，降低光漂白等目标的有效手段。基于脉冲分光器的原理，本论文设计了一套符合本实验室双光子成像系统应用要求，稳定性高，耦合性好的八倍腔外脉冲倍频系统，能产生82MHz、164MHz、328MHz或656MHz重复频率的飞秒激光。根据NaJi等提出的无源脉冲分光方法，制作了由熔融石英块和空气层组成的脉冲分光器，并基于该分光器搭建了能将飞秒激光重复频率提高8倍的开架式分光系统。将该分光系统与双光子显微成像系统耦合，比较了656MHz重复频率飞秒激光与82MHz飞秒激光的双光子成像

5、效果。实验中发现当成像速度相同荧光量相近时，超高重复频率激光降低了双光子激发过程中的光漂白速率；在脉冲能量相近时可以相应提高高重复频率激光的成像速度，并且不会使图像信噪比下降。最后使用SolidWorks软件设计、制作了结构紧凑，调节方便，移植性强的八倍分光模块。该多路分/合束光模块能方便快捷地耦合到各种基于飞秒激光的双光子成像系统，在图像信噪比不变的情况下提高系统的最大成像速度或降低荧光样品的光漂白速率。关键词：飞秒脉冲激光超高重复频率双光子激发光漂白信噪比I华中科技大学硕士学位论文AbstractTi:Sapphiremode-lockedfemtosecondlaseris

6、thekeydeviceofnonlinearimagingsystem,suchasTwo-photonLaserScanningFluorescenceMicroscopy.TheapplicationofFemtosecondlaserinbiologicalimagingovercomesthestrongscatteringandabsorptionlimitationsinconventionalsingle-photonconfocallaserscanningmicroscopy,achieving600~800microndepthimaginginthicks

7、pecimens.Withthefastdevelopingoflifescience,newapplicationsdemandhigherimagingspeed,suchasfastsignaldetecting,long-timeinvivoimagingandlargevolumethreedimensioninneuronscience,whichcouldn’tbeachievedbyusingtwo-photonmicroscopy,duetothepointex