一种激光光源输出装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种激光多束光纤输出系统,属于突光显微镜技术领域。
【背景技术】
[0002]光学显微镜具有直观、微观、灵敏等优点。几个世纪以来，光学显微镜一直是人们认知和了解细胞功能的重要手段。整个生物学领域的发展都是与光学显微镜紧密相关的，其中荧光显微镜在细胞生物学中占据了主要地位。荧光显微镜发展到今天已经有了很大的技术改进，其中最为重要的是激光共聚焦显微镜的出现。1957年，EMinsky提出共聚焦扫描光学显微镜(Confocal Scanning Fluorescence Microscopy,CSFM)的概念，大大增强了光学显微镜的轴向分辨能力，但因没有足够强度的光源，并且当时计算机还不足以处理大量的数据，所以直到1970年后，随着激光和数字化数据采集技术的应用，CSFM才得以实现，并很快成为生物医学研究领域的重要工具。随后，全内角反射显微镜的出现使Z轴的分辨率提高到lOOnm。近几年，新发明的超分辨荧光显微镜的光学分辨率达到了 20nm以下，这就更加拓展了荧光显微镜在生物学领域的应用范围。
[0003]随着荧光显微镜的发展，对成像光源的要求越来越高。最初是汞灯的宽场照明，它的分辨率受到限制。随着激光光源的引入，显微镜的各方面性能有了很大的提高，例如成像的分辨率提高、背景噪音减少、不同染料可以分时激发观察等。然而，对于多个激光器的光源，就需要把不同颜色的激光进行汇集后输入到显微镜中。通常的做法是把不同激光器的光束进行空间汇集后耦合到光纤中。但这种方法的缺点是耦合效率低，需要定期维护，光束受到环境的影响大。
[0004]为解决上述问题，本发明利用多束光纤输出技术分别把不同波长的激光输出到光路汇集系统中，光束均匀、能量可调、光源开关可控。可应用在多种荧光显微镜的成像系统中，包括激光共聚焦荧光显微镜、全内角反射荧光显微镜、超分辨荧光显微镜等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种激光光源输出装置，在解决多光束同轴问题的同时，简化了步骤，获得的激光光源的稳定性高品质好，不受激光波长的限制，可以广泛用于全内角反射荧光显微镜、激光共聚焦荧光显微镜和超分辨荧光显微镜等。
[0006]根据本发明的一个方案，其特征在于，包括激光器、光纤和激光汇聚装置；其中，激光器发出的激光，由光纤传导进入激光汇聚装置，经激光汇聚装置汇聚成光源束。在一个优选的实施方式中，所述激光汇聚装置包括光纤接口、激光扩束器和半透半反分光镜；其中，所述光纤将激光器发出的激光，从光纤接口导入激光汇聚装置；经激光扩束器扩束后，由半透半反分光镜汇聚成光源束。
[0007]在一个优选的实施方式中，所述激光扩束器由I个凸透镜或2n+l个共轴凸透镜组成；其中η > 1，为正整数。进一步优选的实施方式为，激光扩束器由3个共轴凸透镜组成。从激光器发出的激光，经激光扩束器扩束后，成为直径相同的激光束。每个光纤接口位于共轴凸透镜其中一个透镜的焦点。每束激光经过激光扩束器，成为直径相同光束。本领域技术人员可根据实际情况，选择凸透镜的数量和各个凸透镜的直径，以获得测量需要的最佳光源束。
[0008]在一个优选的实施方式中，所述激光器的数量大于等于2 ;其中至少有2个激光器发射的激光波长不相同。进一步的优选实施方式为，所述激光器中每个激光器发射的激光波长均不相同。
[0009]在一个优选的实施方式中，所述激光器任选自气体激光器、液体激光器、半导体激光器或固体激光器中的一种或几种。进一步的优选实施方式为，所述激光器为半导体激光器和/或固体激光器。本领域技术人员可根据实际情况，选择激光器的数量、种类、波长和功率，以获得测量需要的最佳光源束。
[0010]在一个优选的实施方式中，所述激光器、光纤、光纤接口、激光扩束器、半透半反分光镜的数量相等；每个激光器分别与一根光纤的一端连接，光纤的另一端与激光汇聚装置中的一个光纤接口连接；每个光纤接口对应着一个激光扩束器，每个激光扩束器对应着一个半透半反分光镜。
[0011]上述任一激光光源输出装置可应用于荧光显微镜，如全内角反射荧光显微镜、激光共聚焦突光显微镜、超分辨突光显微镜。技术方案如下:
[0012]a.每个激光器发出的光，通过一根单模或多模光纤，由光纤接口进入激光汇聚装置；在激光汇聚装置中，每束激光经激光扩束器扩成直径相同光束，再由半透半反分光镜汇聚成一个同轴光源束；
[0013]b.所述光源束进入荧光显微镜光路，经过半透半返分光镜和物镜，照射在样品上，样品发射的荧光经过荧光显微镜中的反射镜，到达电荷耦合阵列检测器，简称CCD检测器，进行荧光成像。
[0014]在一个优选的实施方式中，具体步骤为:
[0015]步骤一、首先，多种波长的激光器分别连接到一根单模或多模光纤上，多种光纤的出口端分别连接到光纤输出单元，光束经过半透半反光学镜片汇集到同一轴线，然后输出到荧光显微镜的光路中；
[0016]步骤二、多束激光经过反光镜照到样品上，样品发射的荧光经过反射镜到达CXD检测器上进行光学成像。
[0017]所述光路汇聚器中，半透半反镜片应当同轴平行排列，能透过长波长的光、反射短波长的光；所述光纤采用可采用单模光纤或多模光纤；所述激光扩束器中的凸透镜为高透过性凸透镜；所述每个激光器输出光源的功率和频率均由计算机精确控制。
[0018]采用上述任一激光光源输出装置的荧光显微镜，可用于生物、高分子和材料领域，如单个生物分子、生物膜、细胞、纳米粒子等的检测，并通过荧光标记使样品发射荧光。
[0019]所述的多束光纤输出系统，激光器可为固体激光器、半导体激光器等；激光器波长可任意选，不仅仅限于 405nm、488nm、532nm、561nm、640nm 等。
[0020]所述的多束光纤输出系统，多个光纤在显微镜入光口处经过半透半反镜片组汇集成一束宽束光。
[0021 ] 所述的多束光纤输出系统，突光显微镜可以是全内角反射突光显微镜、激光共聚焦突光显微镜、超分辨突光显微镜。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]1、本发明所提供的激光光源输出装置，能够提供稳定的多种波长激光光束输出，激光光束均匀、能量可以调节。
[0024]2、本发明所提供的激光光源输出装置，可用于多种荧光显微镜的光源系统，包括激光共聚焦荧光显微镜、全内角反射荧光显微镜、超分辨荧光显微镜等。
【附图说明】
[0025]图1为本发明所述激光光源输出装置的一个实施方案示意图。
[0026]图2为本发明所述激光光源输出装置中激光扩束器的两个实施方案示意图。
[0027]图3为本发明所述激光光源输出装置所输出的光源束与一般激光光源对比图，A为本发明所述激光光源输出装置所输出的