【摘要】：在活體狀態(tài)下,同時監(jiān)測生物組織微環(huán)境中多種細(xì)胞的動態(tài)特性和相互作用,對免疫治療、藥物療效的在體評價等生物學(xué)機(jī)制研究具有重大意義。由于雙光子激發(fā)熒光固有的層析能力,相對較深的穿透深度以及較低的焦點損傷,雙光子熒光顯微成像提供了優(yōu)秀的活體組織中細(xì)胞事件的高分辨觀察能力。因此,多色雙光子熒光顯微成像可以提供活體組織微環(huán)境中優(yōu)秀的多種細(xì)胞或物質(zhì)的動態(tài)追蹤能力。當(dāng)前100-fsTi:Sapphire激光器的有限帶寬無法最優(yōu)化激發(fā)多色熒光團(tuán),限制了多色雙光子熒光顯微成像在活體成像上的研究。包含所涉及熒光團(tuán)的最優(yōu)激發(fā)波長的寬帶連續(xù)光譜是多色雙光子熒光成像的理想光源。基于現(xiàn)有Ti:Sapphire激光脈沖通過高非線性光子晶體光纖傳輸產(chǎn)生連續(xù)光譜具有簡單靈活等優(yōu)點。然而,當(dāng)前產(chǎn)生的光纖連續(xù)光譜大多是不可壓縮的,導(dǎo)致光纖連續(xù)光譜的脈沖寬度被系統(tǒng)色散展寬到若干皮秒,從而多色雙光子熒光團(tuán)的激發(fā)效率較低。 為了有效地提高多色雙光子熒光成像的多細(xì)胞追蹤和檢測能力,本文圍繞“如何基于現(xiàn)有100-fs脈沖在高非線性光子晶體光纖中的傳輸,產(chǎn)生能同時有效地激發(fā)多色雙光子熒光團(tuán)的可線性壓縮寬帶連續(xù)光譜”這一關(guān)鍵問題,通過系統(tǒng)研究飛秒脈沖在非線性光纖成像系統(tǒng)中的傳輸特性,進(jìn)行了如下研究工作： 首先,研究了光纖,脈沖以及光柵參數(shù)對線性壓縮連續(xù)光譜的影響。光纖的零色散點,長度和傳輸功率對光譜展寬,色散補(bǔ)償以及雙光子熒光顯微成像的信號水平的影響都獲得了充分的研究。理論和實驗結(jié)果都顯示對于給定的700-850nm,-200mW,100fs脈沖,20-30mm,零色散點位于800-900nm的高非線性光子晶體光纖是最適用于產(chǎn)生能夠線性壓縮連續(xù)光譜的。將脈沖壓縮器整合到標(biāo)準(zhǔn)雙光子熒光顯微鏡中,我們通過對研究脈沖在顯微成像系統(tǒng)中的演化和對雙光子熒光顯微成像的描述,證實了線性壓縮連續(xù)光譜對雙光子熒光顯微成像的信號增強(qiáng)作用。 其次,為了增強(qiáng)自相位調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生線性可壓縮的寬帶連續(xù)光譜,我們理論描述了脈沖在光纖中的演化規(guī)律。通過對脈沖在不同藍(lán)移零色散點光子晶體光纖中產(chǎn)生連續(xù)光譜的演化特性分析,發(fā)現(xiàn)將脈沖泵浦在靠近光纖零色散點附近,低色散傳輸可以延遲孤子分裂并在更長的光纖中增強(qiáng)SPM主導(dǎo)的光譜展寬。實驗驗證并產(chǎn)生了700-900nm可線性壓縮的寬帶連續(xù)光譜,其脈沖寬度可被光柵對壓縮至57fs。對3色熒光標(biāo)記的牛肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行的雙光子熒光顯微成像證實了該線性壓縮連續(xù)光譜可以同時且有效的多色雙光子熒光激發(fā)。 最后,為了進(jìn)一步增強(qiáng)光纖連續(xù)光譜的雙光子熒光激發(fā)效率和實現(xiàn)多色熒光團(tuán)的雙光子選擇性激發(fā),我們研究了如何對連續(xù)光譜進(jìn)行相干控制。相干控制光纖連續(xù)光譜的關(guān)鍵是精確引入相位函數(shù)。本文實現(xiàn)了對脈沖整形的相位校準(zhǔn)工作,并獲得了使用脈沖整形裝置進(jìn)行飛秒脈沖相位畸變校正的初步研究結(jié)果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R310

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本文編號：2335799