CN220509208U - 一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，包括计算机、控制器、激光器、第一显微物镜、载物台、第二显微物镜、透镜组、滤光片、光电转换器和数据采集卡，载物台用于放置待测非线性光子晶体，激光器、第一显微物镜、待测非线性光子晶体的待测区域、第二显微物镜、透镜组、滤光片和光电转换器沿光路走向依次设置。本实用新型切伦科夫二次谐波显微镜成像系统由简单组件搭建而成，所需空间较小，并且明显降低了搭建成本。该成像系统可在有限空间的短距离内采集非线性光子晶体经激光诱导产生的切伦科夫二次谐波信号，简化切伦科夫二次谐波成像流程，在小空间内实现对非线性光子晶体更快速、准确的切伦科夫二次谐波成像。

Description

一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学检测和成像技术领域，具体涉及一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统。

背景技术

切伦科夫二次谐波显微镜是一种用来直接观察可视化空间内非线性光子晶体内二阶非线性系数χ⁽²⁾变化的显微镜，其通过紧密聚焦的基频光束在样品中进行三维扫描，并在每个位置处记录相应的切伦科夫二次谐波信号，从而获得非线性光子晶体结构的三维可视化模型。切伦科夫二次谐波显微成像是一种无损成像方法，利用二阶非线性光学过程，可以产生高对比度的图像。由于目前大部分非线性光子晶体利用铁电晶体中铁电畴结构的反转来实现，因此切伦科夫二次谐波显微镜也为观测铁电晶体中畴结构的分布提供了便捷的成像手段。但现存的切伦科夫二次谐波显微镜光路设置复杂，其搭建周期冗长，造价昂贵，占用空间大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，该成像系统所需空间较小，可明显降低搭建成本，并简化切伦科夫二次谐波成像流程，在小空间内实现对非线性光子晶体更快速、准确的切伦科夫二次谐波成像。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，包括计算机、控制器、激光器、第一显微物镜、载物台、第二显微物镜、透镜组、滤光片、光电转换器和数据采集卡，所述的载物台用于放置待测非线性光子晶体，所述的激光器、第一显微物镜、待测非线性光子晶体的待测区域、第二显微物镜、透镜组、滤光片和光电转换器沿光路走向依次设置，所述的计算机用于接收用户输入的指令并将指令发送给控制器，所述的控制器用于根据计算机发送的指令触发激光器发射基频光，所述的第一显微物镜用于将激光器发射的基频光聚焦到待测区域上诱导产生切伦科夫二次谐波信号，所述的第二显微物镜和透镜组用于将待测区域产生的切伦科夫二次谐波信号聚焦到光电转换器，所述的滤光片用于将基频光滤除，所述的光电转换器用于将接收到的切伦科夫二次谐波信号转换成模拟电信号，所述的数据采集卡用于采集光电转换器转换的模拟电信号并将模拟电信号转换为数字电信号后发送至计算机，由所述的计算机根据收到的数字电信号生成待测区域的切伦科夫二次谐波信号图像。

本实用新型成像系统由两个显微透镜和透镜组等简单组件搭建而成，所需空间较小，并且明显降低了搭建成本。本实用新型成像系统可在有限空间的短距离内采集非线性光子晶体经激光诱导产生的切伦科夫二次谐波信号，简化切伦科夫二次谐波成像流程，在小空间内实现对非线性光子晶体更快速、准确的切伦科夫二次谐波成像。

本实用新型成像系统通过光电转换器降低了信号采集时噪声的干扰，提升了所得晶体切伦科夫二次谐波信号图像的质量。

作为优选，所述的透镜组由平行放置的第一透镜和第二透镜组成，所述的第一透镜的前焦点与所述的第二显微物镜的后焦点重合，所述的第二透镜的前焦点与所述的第一透镜的后焦点重合，所述的第二透镜设置在所述的滤光片的前侧。采用上述第一透镜和第二透镜的设计，易于调整切伦科夫二次谐波信号的聚焦状态，从而使光电转换器接收的信号最强。

作为优选，所述的载物台固定在三维移动平台上。通过三维移动平台可精确改变待测非线性光子晶体的位置，实现对待测非线性光子晶体上不同区域的扫描成像，从而生成待测非线性光子晶体的完整的切伦科夫二次谐波图像。

作为优选，所述的激光器为波长和功率可调的百毫瓦级钛宝石飞秒激光振荡器。

作为优选，所述的第一显微物镜的数值孔径与所述的激光器发射的基频光的直径相匹配，所述的第二显微物镜的数值孔径可调，从而可最大程度利用基频光的能量，并最大限度地收集切伦科夫二次谐波信号。

作为优选，所述的光电转换器为雪崩光电倍增管。雪崩光电倍增管的体积小、灵敏度高、响应速度快，可进一步减小系统所占空间，保证系统成像质量。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：本实用新型切伦科夫二次谐波显微镜成像系统由简单组件搭建而成，所需空间较小，并且明显降低了搭建成本。该成像系统可在有限空间的短距离内采集非线性光子晶体经激光诱导产生的切伦科夫二次谐波信号，简化切伦科夫二次谐波成像流程，在小空间内实现对非线性光子晶体更快速、准确的切伦科夫二次谐波成像。

附图说明

图1为实施例中切伦科夫二次谐波显微镜成像系统的结构组成框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例的切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，如图1所示，包括计算机101、控制器102、激光器103、第一显微物镜104、载物台(图中未示出)、第二显微物镜105、透镜组、滤光片108、光电转换器109和数据采集卡110，载物台用于放置待测非线性光子晶体，激光器103、第一显微物镜104、待测非线性光子晶体的待测区域(图中未示出)、第二显微物镜105、透镜组、滤光片108和光电转换器109沿光路走向依次设置，计算机101用于接收用户输入的指令并将指令发送给控制器102，控制器102用于根据计算机101发送的指令触发激光器103发射基频光，第一显微物镜104用于将激光器103发射的基频光聚焦到待测区域上诱导产生切伦科夫二次谐波信号，第二显微物镜105和透镜组用于将待测区域产生的切伦科夫二次谐波信号聚焦到光电转换器109，滤光片108用于将基频光滤除，光电转换器109用于将接收到的切伦科夫二次谐波信号转换成模拟电信号，数据采集卡110用于采集光电转换器109转换的模拟电信号并将模拟电信号转换为数字电信号后发送至计算机101，由计算机101根据收到的数字电信号生成待测区域的切伦科夫二次谐波信号图像。

本实施例中，透镜组由上下平行放置的第一透镜106和第二透镜107组成，第一透镜106位于第二显微物镜105的正下方，第二显微物镜105置于待测非线性光子晶体的正下方，第一显微物镜104置于待测非线性光子晶体的正上方，第一透镜106的前焦点与第二显微物镜105的后焦点重合，第二透镜107的前焦点与第一透镜106的后焦点重合，第二透镜107设置在滤光片108的前侧。

本实施例中，载物台固定在三维移动平台(图中未示出)上。

本实施例中，激光器103采用波长和功率可调的百毫瓦级钛宝石飞秒激光振荡器；第一显微物镜104的数值孔径与激光器103发射的基频光的直径相匹配，第二显微物镜105的数值孔径可调；光电转换器109采用雪崩光电倍增管。

本实施例中切伦科夫二次谐波显微镜成像系统的工作过程为：

1)计算机101接收用户输入的指令并将指令发送给控制器102；

2)控制器102根据计算机101发送的指令触发激光器103，激光器103发射基频光；

3)激光器103发射的基频光传输至第一显微物镜104，并通过第一显微物镜104聚焦到待测非线性光子晶体的待测区域上，诱导待测非线性光子晶体产生切伦科夫二次谐波信号，由第二显微物镜105和透镜组将产生的切伦科夫二次谐波信号聚焦到光电转换器109，滤光片108的作用是将基频光滤除；

4)光电转换器109将接收到的切伦科夫二次谐波信号转换成模拟电信号；

5)数据采集卡110采集光电转换器109转换的模拟电信号，转换为数字电信号并发送至计算机101；

6)计算机101根据收到的数字电信号生成待测区域的切伦科夫二次谐波信号图像；

7)通过三维移动平台精确改变待测非线性光子晶体的位置，实现对待测非线性光子晶体上不同区域的扫描成像，生成待测非线性光子晶体的完整的切伦科夫二次谐波图像。

本实施例中，计算机101的指令接收、指令发送及图像生成等功能的实现方法及过程均为现有技术。

上述成像系统可在有限空间的短距离内采集非线性光子晶体经激光诱导产生的切伦科夫二次谐波信号，简化切伦科夫二次谐波成像流程，在小空间内实现对非线性光子晶体更快速、准确的切伦科夫二次谐波成像。

Claims (6)

1.一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，包括计算机、控制器、激光器、第一显微物镜、载物台、第二显微物镜、透镜组、滤光片、光电转换器和数据采集卡，所述的载物台用于放置待测非线性光子晶体，所述的激光器、第一显微物镜、待测非线性光子晶体的待测区域、第二显微物镜、透镜组、滤光片和光电转换器沿光路走向依次设置，所述的计算机用于接收用户输入的指令并将指令发送给控制器，所述的控制器用于根据计算机发送的指令触发激光器发射基频光，所述的第一显微物镜用于将激光器发射的基频光聚焦到待测区域上诱导产生切伦科夫二次谐波信号，所述的第二显微物镜和透镜组用于将待测区域产生的切伦科夫二次谐波信号聚焦到光电转换器，所述的滤光片用于将基频光滤除，所述的光电转换器用于将接收到的切伦科夫二次谐波信号转换成模拟电信号，所述的数据采集卡用于采集光电转换器转换的模拟电信号并将模拟电信号转换为数字电信号后发送至计算机，由所述的计算机根据收到的数字电信号生成待测区域的切伦科夫二次谐波信号图像。

2.根据权利要求1所述的一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，所述的透镜组由平行放置的第一透镜和第二透镜组成，所述的第一透镜的前焦点与所述的第二显微物镜的后焦点重合，所述的第二透镜的前焦点与所述的第一透镜的后焦点重合，所述的第二透镜设置在所述的滤光片的前侧。

3.根据权利要求1所述的一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，所述的载物台固定在三维移动平台上。

4.根据权利要求1所述的一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，所述的激光器为波长和功率可调的百毫瓦级钛宝石飞秒激光振荡器。

5.根据权利要求1所述的一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，所述的第一显微物镜的数值孔径与所述的激光器发射的基频光的直径相匹配，所述的第二显微物镜的数值孔径可调。

6.根据权利要求1所述的一种切伦科夫二次谐波显微镜成像系统，其特征在于，所述的光电转换器为雪崩光电倍增管。