ES2904649T3

ES2904649T3 - Sistema de formación de imágenes moleculares multimodales por láser de femtosegundos

Info

Publication number: ES2904649T3
Application number: ES18863004T
Authority: ES
Inventors: Bingwei Xu; Xin Zhu
Original assignee: Femtosecond Research Center Co Ltd
Current assignee: Femtosecond Research Center Co Ltd
Priority date: 2017-09-30
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: EP3667273B1; US20200295519A1; JP2020535444A; WO2019062844A1; CN107462336B; CN107462336A; US11128096B2; EP3667273A4; JP7117794B2; DK3667273T3; EP3667273A1

Abstract

Un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos, que comprende un módulo de generación de supercontinuo (101), un módulo de medición, compresión y control de pulsos (102) y un módulo de microscopio óptico (103); el módulo de generación de supercontinuo comprende un dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano (1011) y un medio óptico (1012) con fuerte no linealidad; el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano está configurado para proporcionar pulsos en el infrarrojo cercano que tengan una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm; el medio óptico con fuerte no linealidad está configurado para excitarse por los pulsos en el infrarrojo cercano para generar pulsos de láser de femtosegundos; el módulo de medición, compresión y control de pulsos comprende un primer componente óptico (1021) y un módulo de medición (1022); el primer componente óptico está configurado para recibir los pulsos de láser de femtosegundos; el módulo de medición está configurado para medir una dispersión en una trayectoria óptica de un sistema, ajustar los parámetros del primer componente óptico para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos de acuerdo con un resultado de medición, y obtener pulsos de láser de femtosegundos comprimidos; y el módulo de microscopio óptico comprende un segundo componente óptico (1031), una platina para muestras (1032) y un primer dispositivo de adquisición de señales (1033); en el que la platina para muestras está configurada para recibir sobre ella una muestra de tejido y se coloca en una posición adecuada para que los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos, después de pasar a través del segundo componente óptico, interactúen con una muestra de tejido en la platina para muestras para generar señales multimodalidad; y el primer dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener las señales multimodalidad caracterizado por que el segundo componente óptico (1031) comprende un primer espejo (M1), un módulo de galvanómetro de exploración (G), un segundo espejo (M2), un espejo dicroico (DM), un objetivo de microscopio óptico (O) y una pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)), el primer dispositivo de adquisición de señales (1033) comprende una pluralidad de fotodetectores (PMT1, PMT2, ..., PMT(n-1)) correspondientes a la pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)), y la pluralidad de fotodetectores están conectados a un dispositivo de control (1023); en el que la platina para muestras (1032) está en una posición donde los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos se enfocan después de pasar a través del primer espejo (M1) al módulo de galvanómetro de exploración (G); y el espejo dicroico (DM) está configurado para reflejar las señales multimodalidad, la pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)) está configurada para separar las señales multimodalidad, la pluralidad de fotodetectores (PMT1, PMT2, ..., PMT(n-1)) está configurada para obtener las señales multimodalidad y el dispositivo de control (1023) está configurado para recibir las señales multimodalidad.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de formación de imágenes moleculares multimodales por láser de femtosegundos

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere al campo técnico de los equipos láser de femtosegundos, y, más en particular, se refiere a un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos.

ANTECEDENTES

En el procedimiento de generación de supercontinuo tradicional, se emplean pulsos de baja potencia de 50 femtosegundos (energía de pulso menor de 3 nJ) para excitar fibras de cristal fotónico con una longitud menor de 10 mm para obtener un supercontinuo, mientras se garantiza que la longitud de onda de dispersión cero de las fibras de cristal fotónico usadas esté dentro del intervalo de longitudes de onda del supercontinuo generado. Por ejemplo, cuando se genera un supercontinuo con un intervalo de longitudes de onda de 600-900 nm, la longitud de onda de dispersión cero de las fibras de cristal fotónico debe estar dentro del intervalo de longitudes de onda de 600-900 nm. Sin embargo, el pulso óptico del supercontinuo generado por este procedimiento tiene baja calidad, una potencia relativamente baja y una escasa estabilidad óptica, lo que no puede excitar toda la modalidad de imagen molecular no lineal. Además, al pasar a través de la trayectoria óptica, los pulsos de láser de femtosegundos provocarán el "efecto de ensanchamiento de pulso en el dominio de tiempo", es decir, la dispersión en la trayectoria óptica, especialmente la dispersión de segundo orden y la dispersión de orden superior, incrementará el ancho del pulso de femtosegundos en el eje del tiempo al transmitirse en la trayectoria óptica, de modo que la potencia máxima del pulso de femtosegundos se reduzca en gran medida y el efecto no lineal entre el pulso y la muestra se debilite o incluso desaparezca.

Las publicaciones, que son pertinentes en el campo técnico, son: Haohua Tu et al, "Stain free histopathology by programmable supercontinuum pulses" con "información complementaria al artículo" NATURE PROTONICS, vol 10, n.° 8, 23 de mayo de 2016, que divulga un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, el documento US 2012/049092A1, Haohua Tu et al, "Compression of fiber supercontinuum pulses to the Fourier-limit in a high-numerical-aperture focus", Optics Letters, Optical Society of America, US, vol. 36, n.° 12, 15 de junio de 2011, Haohua Tu et al, Scalar generalized nonlinear Schrodinger equation-quantified continuum generation in an all-normal dispersion photonic crystal fiber for broadband coherent optical sources", Optics Express, 20 de diciembre de 2010, Weiner A.M., "Femtosecond pulse shaping using spatial light modulators" Review of Scientific Instruments, vol 71, n.° 5, mayo de 2000, Bingwei Xu et al., "Quantitative investigation of multiphoton intrapulse interference phase scan method for simultaneous phase measurement and compensation of femtosecond laser pulses", Journal of the Optical Society of America, B, vol 23, n.° 4, abril de 2006 y el documento US 2015/204790 A 1.

SUMARIO

Para abordar los problemas de la técnica anterior, a saber, (i) que la potencia promedio de los pulsos de láser de femtosegundos generados por el supercontinuo sea baja, y (ii) que la potencia máxima de los pulsos de femtosegundos se reduzca debido a la dispersión, la presente invención proporciona un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos, que puede proporcionar pulsos de femtosegundos con alta potencia y eliminar eficazmente la influencia de la dispersión.

Un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la presente invención se define en la reivindicación 1 e incluye un módulo de generación de supercontinuo, un módulo de medición, compresión y control de pulsos y un módulo de microscopio óptico.

El módulo de generación de supercontinuo incluye un dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano y un medio óptico con fuerte no linealidad. El dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano está configurado para proporcionar pulsos en el infrarrojo cercano. El medio óptico con fuerte no linealidad está configurado para excitarse por los pulsos en el infrarrojo cercano para generar pulsos de láser de femtosegundos. Los pulsos en el infrarrojo cercano tienen una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm.

El módulo de medición, compresión y control de pulsos incluye un primer componente óptico y un módulo de medición. El primer componente óptico está configurado para recibir los pulsos de láser de femtosegundos. El módulo de medición está configurado para medir una dispersión en una trayectoria óptica de un sistema y, de acuerdo con el resultado de la medición, ajustar los parámetros del primer componente óptico para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos para obtener pulsos de láser de femtosegundos comprimidos.

El módulo de microscopio óptico incluye un segundo componente óptico, una platina para muestras y un primer dispositivo de adquisición de señales. Los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos llegan a la platina para muestras después de pasar a través del segundo componente óptico e interactúan con una muestra de tejido en la platina para muestras para generar señales multimodalidad. El primer dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener las señales multimodalidad.

Además, el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano es un láser de fibra dopada con iterbio o un láser pulsado, y un ancho de pulso del dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano es menor de 1500 femtosegundos.

Un rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados a partir del medio óptico con fuerte no linealidad es de 750 nm a 1300 nm.

El medio óptico con fuerte no linealidad es una fibra de cristal fotónico birrefringente, y la fibra de cristal fotónico birrefringente tiene una longitud de más de 45 mm, una birrefringencia de al menos 5 * 10-6 y una dispersión normal en una banda transmitida.

Además, el primer componente óptico es un formateador de pulsos que incluye un dispositivo óptico adaptativo activo. El formateador de pulsos incluye una primera rejilla, una primera lente convexa, un modulador espacial de luz de cristal líquido, una segunda lente convexa y una segunda rejilla, que están dispuestos sucesivamente. La primera rejilla está localizada en el punto focal de la primera lente convexa. Una distancia entre la primera lente convexa y el modulador espacial de luz de cristal líquido es una longitud focal, una distancia entre el modulador espacial de luz de cristal líquido y la segunda lente convexa es una longitud focal, y una distancia entre la segunda lente convexa y la segunda rejilla es una longitud focal.

Además, el módulo de medición incluye un dispositivo de control, un segundo dispositivo de adquisición de señales y un cristal no lineal colocado en la platina para muestras.

Los pulsos de láser de femtosegundos se enfocan en el cristal no lineal para generar un espectro no lineal después de pasar a través del módulo de medición, compresión y control de pulsos y el módulo de microscopio óptico. El segundo dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener señales de espectro no lineales y transmitir las señales de espectro no lineales al dispositivo de control.

El dispositivo de control está configurado para controlar los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido para introducir una función de fase espectral de referencia conocida. Una función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema se mide cambiando la función de fase espectral de referencia conocida. De acuerdo con la función de dispersión, los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido se ajustan para controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos, para contrarrestar la dispersión.

Además, el cristal no lineal es un cristal de óxido de boro y bario (BBO) o un cristal de dihidrogenofosfato de potasio (KDP), y el espesor del cristal no lineal es de 10 ^m a 300 ^m.

Además, la función de fase espectral de referencia conocida incluye una función parabólica y una función sinusoidal. El espectro no lineal es un espectro del segundo armónico.

El dispositivo de control está configurado además para analizar el valor máximo del espectro del segundo armónico cada vez que se cambie la función de fase espectral de referencia conocida para obtener una segunda derivada de la dispersión que se va a medir, e integrar la segunda derivada dos veces para obtener la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema.

Además, el dispositivo de control está configurado para cambiar los parámetros del formateador de pulsos para introducir una función negativa de la función de dispersión y controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión.

El dispositivo de control está configurado además para determinar si los pulsos de láser de femtosegundos se aproximan al límite de la transformada de Fourier o no, y, si no, la función de dispersión se mide de nuevo.

Además, el primer componente óptico incluye dispositivos ópticos pasivos. La función de fase espectral de referencia conocida se puede introducir ajustando la distancia relativa y el ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos para medir la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema. De acuerdo con la función de dispersión, la distancia relativa y el ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos se ajustan para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos.

Además, el segundo componente óptico incluye un primer espejo, un módulo de galvanómetro de exploración, un segundo espejo, un espejo dicroico, un objetivo de microscopio óptico y una pluralidad de filtros.

El primer dispositivo de adquisición de señales incluye una pluralidad de fotodetectores correspondientes a la pluralidad de filtros, y la pluralidad de fotodetectores están conectados al dispositivo de control.

Los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos pasan a través del primer espejo al módulo de galvanómetro de exploración y se enfocan en la platina para muestras después de pasar a través del segundo espejo, el espejo dicroico y el objetivo de microscopio óptico en orden.

Los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos interactúan con la muestra de tejido en la platina para muestras para generar las señales multimodalidad. Las señales multimodalidad se reflejan por el espejo dicroico a la pluralidad de filtros para la separación, se obtienen por la pluralidad de fotodetectores y se envían al dispositivo de control.

Además, las señales multimodalidad incluyen: una segunda señal armónica con un rango espectral de 570 nm a 630 nm, una tercera señal armónica con un rango espectral de 343 nm a 405 nm, una señal de espectro de fluorescencia de dos fotones con un rango espectral de 510 nm a 565 nm, una señal de espectro de fluorescencia de tres fotones con un rango espectral de 410 nm a 490 nm, y una señal Raman no lineal con un rango espectral de 640 nm a 723 nm.

La segunda señal armónica puede identificar un colesterol en la muestra de tejido. La tercera señal armónica puede identificar un citoplasma, una melanina y una vesícula intercelular en la muestra de tejido, en la que la vesícula intercelular se produce por un tumor. La señal de espectro de fluorescencia de dos fotones puede identificar una elastina, un flavín adenín dinucleótido y una membrana basal. La señal de espectro de fluorescencia de tres fotones puede identificar una distribución de coenzima reductora en la muestra de tejido. La señal Raman no lineal puede identificar un compuesto lipoide y un glóbulo sanguíneo.

La segunda señal armónica, la tercera señal armónica y la señal Raman no lineal se superponen para identificar una rejilla de fibras de colágeno y una miosina. La señal Raman no lineal y la segunda señal armónica se superponen para identificar un ADN, un vaso sanguíneo y un vaso linfático.

El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos proporcionado por la presente invención incluye al menos las siguientes ventajas.

(1) El dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano adoptado proporciona pulsos en el infrarrojo cercano con una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm. Los pulsos en el infrarrojo cercano pueden excitar un medio óptico con fuerte no linealidad para generar pulsos de láser de femtosegundos con un espectro ultraancho. El módulo de medición, compresión y control de pulsos mide y compensa la dispersión acumulada de los pulsos de láser de femtosegundos que llegan a la muestra de tejido para eliminar el "efecto de ensanchamiento de pulso en el dominio de tiempo" tanto como sea posible. Los pulsos más cortos obtenidos pueden interactuar con la muestra de tejido para generar señales espectrales de diferentes modalidades, proporcionando, por tanto, una variedad de modalidades de imagen molecular no lineal.

(2) La fibra de cristal fotónico birrefringente adoptada no provoca ninguna dispersión cero dentro del rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados, tiene alta eficacia de emisión luminosa y puede generar pulsos de láser de femtosegundos con una potencia promedio mayor de 500 milivatios. Además, la fibra de cristal fotónico birrefringente tiene una buena propiedad de polarización, y el espectro de los pulsos de femtosegundos generados se puede ajustar optimizando la polarización, la potencia y el ángulo de incidencia de la luz incidente.

(3) Los dispositivos ópticos adaptativos activos pueden introducir la función negativa de la función de dispersión en la trayectoria óptica del sistema para contrarrestar la dispersión del sistema. Cuando los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos llegan a la posición de muestra, la dispersión es igual a 0 o se aproxima a 0, y se obtienen pulsos limitados por la transformada de Fourier para maximizar la potencia máxima de los pulsos en la posición de muestra, mejorando, de este modo, la eficacia de generación de señales no lineales de diferentes moléculas en la muestra de tejido y mejorando la proporción señal-ruido.

(4) Además, los dispositivos ópticos adaptativos activos pueden optimizar además la intensidad espectral y la fase espectral de algunas señales no lineales para lograr la excitación selectiva y mejorar la especificidad de las señales multimodalidad.

(5) La presente invención puede generar la amplia gama de señales multimodalidad y dichas señales multimodalidad pueden identificar una variedad de componentes en las muestras de tejido, mejorando, de este modo, la capacidad del equipo de formación de imágenes por láser de femtosegundos para reconocer características biológicas más diversas.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO

La FIG. 1 es un diagrama esquemático estructural que muestra un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con un modo de realización de la presente invención. La FIG. 2 es un diagrama esquemático estructural que muestra un módulo de medición, compresión y control de pulsos en un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con un modo de realización de la presente invención.

La FIG. 3 es un diagrama de flujo de un procedimiento de medición y compensación de la dispersión en un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con un modo de realización de la presente invención.

La FIG. 4 es un diagrama esquemático estructural que muestra un módulo de microscopio óptico en un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con un modo de realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS MODOS DE REALIZACIÓN

Para ilustrar claramente el objetivo, la solución técnica y el efecto de la presente invención, la presente invención se describe además en detalle con referencia a los dibujos y modos de realización a continuación en el presente documento. Se debe entender que los modos de realización específicos descritos en el presente documento se usan meramente para explicar la presente invención en lugar de limitar la presente invención.

Como se muestra en la FIG. 1, el presente modo de realización proporciona un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos, que incluye el módulo de generación de supercontinuo 101, el módulo de medición, compresión y control de pulsos 102 y el módulo de microscopio óptico 103.

El módulo de generación de supercontinuo 101 incluye el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano 1011 y el medio óptico 1012 con fuerte no linealidad. El dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano 1011 está configurado para proporcionar pulsos en el infrarrojo cercano. El medio óptico 1012 con fuerte no linealidad está configurado para excitarse por los pulsos en el infrarrojo cercano para generar los pulsos de láser de femtosegundos. Los pulsos en el infrarrojo cercano tienen una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm.

El módulo de medición, compresión y control de pulsos 102 incluye el primer componente óptico 1021 y el módulo de medición 1022. El primer componente óptico 1021 está configurado para recibir los pulsos de láser de femtosegundos. El módulo de medición 1022 está configurado para medir la dispersión en la trayectoria óptica del sistema y, de acuerdo con el resultado de la medición, ajustar los parámetros del primer componente óptico 1021 para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos para obtener los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos.

El módulo de microscopio óptico 103 incluye el segundo componente óptico 1031, la platina para muestras 1032 y el primer dispositivo de adquisición de señales 1033. Los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos llegan a la platina para muestras 1032 después de pasar a través del segundo componente óptico 1031 e interactúan con la muestra de tejido en la platina para muestras 1032 para generar señales multimodalidad. El primer dispositivo de adquisición de señales 1033 está configurado para obtener las señales multimodalidad.

En el sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de la invención, un dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano está configurado para proporcionar los pulsos en el infrarrojo cercano con una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm. Los pulsos en el infrarrojo cercano pueden excitar al medio óptico con fuerte no linealidad para generar pulsos de láser de femtosegundos con un espectro ultraancho. El módulo de medición, compresión y control de pulsos mide y compensa la dispersión acumulada de los pulsos de láser de femtosegundos que llegan a la muestra de tejido para eliminar el efecto de "ensanchamiento en el dominio de tiempo" tanto como sea posible. Los pulsos más cortos obtenidos pueden interactuar con la muestra de tejido para generar señales espectrales de diferentes modalidades, proporcionando, por tanto, una variedad de modalidades de imagen molecular no lineal.

Como modo de realización preferente, el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano de generación de pulsos en el infrarrojo cercano es un láser de fibra dopada con iterbio u otros láseres pulsados configurados para generar la longitud de onda, el ancho espectral y el ancho de pulso deseados, tales como un láser comercial o un láser pulsado que tenga una estructura de láser de fibra dopada con iterbio de dispersión completamente normal. La estructura de láser de fibra dopada con iterbio de dispersión completamente normal es una estructura completamente de fibra o una estructura híbrida de fibra y dispositivo óptico con espaciado libre.

El ancho de pulso del dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano es menor de 1500 femtosegundos, y el rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados a partir del medio óptico con fuerte no linealidad es de 750 nm a 1300 nm. Como modo de realización preferente, el medio óptico con fuerte no linealidad es una fibra de cristal fotónico birrefringente, y la fibra de cristal fotónico birrefringente tiene una longitud de más de 45 mm, una birrefringencia de al menos 5 * 10-6, una proporción de extinción de polarización mayor de 15:1 y una dispersión normal en la banda transmitida.

La fibra de cristal fotónico birrefringente en el presente modo de realización no provoca ninguna dispersión cero dentro del rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados, tiene alta eficacia de emisión luminosa y puede generar pulsos de láser de femtosegundos mayores de 500 milivatios. Además, la fibra de cristal fotónico birrefringente tiene una buena propiedad de polarización y puede ajustar el espectro de los pulsos de láser de femtosegundos optimizando la polarización, la potencia y el ángulo de incidencia de la luz incidente.

Además, como se muestra en la FIG. 2, como modo de realización preferente, el primer componente óptico 1021 es un formateador de pulsos que incluye un dispositivo óptico adaptativo activo. El formateador de pulsos incluye la primera rejilla G1, la primera lente convexa L1, el modulador espacial de luz SLM de cristal líquido, la segunda lente convexa L2 y la segunda rejilla G2, que están dispuestos sucesivamente. La primera rejilla G1 está localizada en el punto focal de la primera lente convexa L1. La distancia entre la primera lente convexa L1 y el modulador espacial de luz (SLM) de cristal líquido es una longitud focal, la distancia entre el modulador espacial de luz SLM de cristal líquido y la segunda lente convexa L2 es una longitud focal, y la distancia entre la segunda lente convexa L2 y la segunda rejilla G2 es una longitud focal.

Específicamente, los pulsos de láser de femtosegundos generados por el módulo de generación de supercontinuo 101 contienen una pluralidad de longitudes de onda espectrales. Después de que los pulsos de láser de femtosegundos pasen a través de la primera rejilla G1, las diferentes longitudes de onda dentro del espectro se dispersan en el espacio y, a continuación, se enfocan por la primera lente convexa. Después de eso, la pluralidad de longitudes de onda espectrales se distribuyen uniformemente en la posición de una longitud focal en el otro lado de la lente convexa para completar la transformación de Fourier de los pulsos de láser de femtosegundos del dominio de tiempo al dominio de frecuencia. El plano en el que se distribuyen uniformemente la pluralidad de longitudes de onda espectrales también se denomina plano de Fourier. El modulador espacial de luz SLM de cristal líquido está localizado en el plano de Fourier. La trayectoria óptica y el dispositivo óptico detrás del plano de Fourier son las imágenes especulares de la trayectoria óptica en frente del plano de Fourier. La pluralidad de longitudes de onda espectrales se recombinan a través de la segunda lente convexa y la segunda rejilla para completar la transformación de los pulsos del dominio de frecuencia al dominio de tiempo. El cristal líquido del modulador espacial de luz SLM de cristal líquido corresponde a la longitud de onda espectral de uno a uno. La fase espectral relativa entre diferentes longitudes de onda se puede controlar controlando el índice de refracción de diferentes píxeles correspondientes a diferentes longitudes de onda espectrales por el modulador espacial de luz SLM de cristal líquido.

El dispositivo óptico adaptativo activo incluye, pero no se limita a, un modulador espacial de luz de cristal líquido, un cristal acústico-óptico, un espejo deformable, y así sucesivamente.

Además, el módulo de medición 1022 incluye el dispositivo de control 1023, el segundo dispositivo de adquisición de señales 1024 y el cristal no lineal 1025 dispuesto en la platina para muestras.

Los pulsos de láser de femtosegundos se enfocan en el cristal no lineal 1025 para generar un espectro no lineal después de pasar a través del módulo de medición, compresión y control de pulsos 102 y el módulo de microscopio óptico 103. El segundo dispositivo 1024 de adquisición de señales está configurado para obtener las señales de espectro no lineales y transmitir las señales de espectro no lineales al dispositivo de control 1023.

El dispositivo de control 1023 está configurado para controlar los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido para introducir la función de fase espectral de referencia conocida. Al cambiar la función de fase espectral de referencia conocida, se mide una función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema. De acuerdo con la función de dispersión, los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido se ajustan para controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión.

Específicamente, el índice de refracción de cada píxel del modulador espacial de luz de cristal líquido se puede ajustar para controlar la fase de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos.

Como modo de realización preferente, el cristal no lineal es un cristal de BBO o un cristal de KDP. El espesor del cristal no lineal es de 10 pm a 300 pm. En este intervalo de espesores, la condición de coincidencia de fase se puede satisfacer eficazmente dentro de todo el rango del espectro de láser.

Específicamente, cuando se mide la dispersión del sistema, una o una serie de funciones de fase espectral de referencia conocidas (tales como función parábola, función seno, etc.) se introducen en el sistema cambiando los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido. Cada una de las diferentes funciones de fase espectral de referencia conocidas provocará el cambio de la fase espectral total del sistema, dando como resultado un cambio en la expresión no lineal de los pulsos de láser de femtosegundos. En este momento, el cristal no lineal se coloca en cualquier posición detrás del módulo de medición, compresión y control de pulsos para obtener la señal de espectro no lineal, y, a continuación, se puede medir la dispersión total acumulada en esa posición.

Como modo de realización preferente, la función de fase espectral de referencia conocida incluye, pero no se limita a, una función parabólica y una función sinusoidal. El espectro no lineal incluye, pero no se limita a, un espectro del segundo armónico.

El dispositivo de control también está configurado para analizar el valor máximo del espectro del segundo armónico cada vez que se cambie la función de fase espectral de referencia conocida para obtener una segunda derivada de la dispersión que se va a medir, e integrar la segunda derivada dos veces para obtener la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema.

Específicamente, como se muestra en la FIG. 3, cuando los pulsos de láser de femtosegundos llegan al cristal no lineal, se genera la segunda señal armónica, y, a continuación, la segunda señal armónica se obtiene por el segundo dispositivo de adquisición de señales y se envía al dispositivo de control. Cada vez que se cambia la función de fase espectral de referencia conocida, se puede medir un espectro no lineal del segundo armónico. Después de cambiar la función de fase espectral de referencia conocida muchas veces, el dispositivo de control obtendrá un gráfico tridimensional con la longitud de onda o frecuencia como eje X, la función de fase de referencia como eje Y la intensidad de señal como eje Z. La segunda derivada de la dispersión que se va a medir del sistema se puede medir directamente analizando el valor máximo del gráfico tridimensional. Después de realizar la integración dos veces sobre la segunda derivada obtenida, se puede calcular la dispersión total acumulada de los pulsos de láser de femtosegundos que llegan a la posición de muestra, es decir, la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema.

Además, después de medir la función de dispersión, el dispositivo de control también se usa para cambiar los parámetros del formateador de pulsos para introducir una función negativa de la función de dispersión y controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión. Específicamente, el dispositivo de control introduce la función negativa de la función de dispersión con el modulador espacial de luz para ajustar el índice de refracción de cada píxel y controlar la fase de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos.

El dispositivo de control también se usa para determinar si los pulsos de láser de femtosegundos se aproximan al límite de la transformada de Fourier o no, y, si no, la función de dispersión se mide de nuevo.

Después de contrarrestar la dispersión del pulso de láser de femtosegundos, la dispersión total del pulso de láser de femtosegundos es de 0 o de aproximadamente 0, es decir, se obtiene el pulso de láser de femtosegundos comprimido.

Específicamente, la expresión de los pulsos de láser de femtosegundos generados por el módulo de generación de supercontinuo 101 es como sigue:

donde, E(t) es la expresión de los pulsos de femtosegundos en el dominio de tiempo, E (© es el término de intensidad espectral, e-iwt es el término de fase, t es el tiempo, © es la frecuencia, y 0 (© es la dispersión inicial de los pulsos de femtosegundos.

La función de transmitancia de luz de control de la intensidad espectral, donde el modulador espacial de luz de cristal líquido controlado por el dispositivo de control se introduce en el sistema, es T (©), y la función de control de la fase espectral del sistema es £(©), y la expresión matemática de los pulsos de láser de femtosegundos emitidos después de pasar a través del primer componente óptico es como sigue:

donde,

Después de pasar a través del primer componente óptico y el módulo del microscopio óptico, los pulsos de láser de femtosegundos llegan al cristal no lineal en la posición de muestra para generar la segunda señal armónica, en la que la función de dispersión que se va a medir es p ® ) (incluyendo la dispersión inicial del pulso de láser de femtosegundos, la dispersión introducida al pasar a través del módulo de medición, compresión y control de pulsos y el módulo de microscopio óptico, y la fase introducida por el dispositivo de control), y la función de fase espectral de referencia conocida introducida es /(® ), y la fase espectral p(Q) del pulso de láser de femtosegundos en el cristal no lineal es la suma de las dos como sigue:

La expresión matemática del segundo armónico es como sigue:

donde, /^shg (2^q) es la intensidad de señal de la segunda señal armónica a la frecuencia 2q , q es la frecuencia fundamental, Q es la diferencia de frecuencia entre la frecuencia del par de fotones que produce la segunda señal armónica y la frecuencia central q , Eü(q Q) es la intensidad del pulso de láser de femtosegundos a las frecuencias q Q, y Eü(q -Q) es la intensidad del pulso de láser de femtosegundos a las frecuencias q -Q; el término exponencial p(Q Q) p(Q - Q) es la suma de las fases de los pares de fotones que pueden producir la segunda señal armónica a 2q , y cuando este término se aproxima a 0, el término exponencial es 1 y la integral alcanza el máximo. Al realizar una expansión polinomial de Taylor ((Q << q )) sobre este término:

® ( ® Q ) ® ( ® - £ 2 ) ~ cp ( ® ) + ®(2)( ® ) Q 2 — ®(4)( íy ) Q 4 — ®(6)(® ) Q 6 ...

Al omitir el término de orden superior, se puede obtener aproximadamente que cuando p 2)(Q) es igual a 0, es decir, cuando p 2)(Q) = p 2)(Q) se aproxima a 0, la segunda señal armónica a 2q es el máximo. Por ejemplo, cuando la función de fase espectral de referencia conocida es una función parabólica

f ( a ) = - B ■ a 2

²el parametro de exploración es la intensidad parabólica p, y la segunda derivada de la

función parabólica es igual al parámetro de exploración p. Para cada uno de los diferentes parámetros de exploración p, se obtiene un espectro del segundo armónico correspondiente. Por lo tanto, después de que se exploren diferentes parámetros p, el dispositivo de control obtendrá un gráfico tridimensional con la longitud de onda y frecuencia como eje X, el parámetro de exploración p como eje Y la intensidad de la segunda señal armónica como eje Z. Para cualquier frecuencia Qi, se puede obtener directamente la posición con la mayor intensidad de señal, es decir, la posición donde p 2)(Qi) = p 2)(® i) /<2)(®i) se aproxima a 0. El valor de f 2\ o i ) es el parámetro de exploración p i correspondiente a la posición, es decir, la segunda derivada p 2)(®i) = - fi2\ o i ) = -fo de la dispersión que se va a medir. Al repetir las etapas anteriores para cada longitud de onda espectral en el intervalo de medición, se puede obtener una función de la longitud de onda o frecuencia relativa de la dispersión que se va a medir. Después de realizar la integración dos veces sobre la función obtenida, se puede calcular la dispersión total acumulada de los pulsos que llegan a la posición de muestra.

Después de medir la función de dispersión, el dispositivo óptico adaptativo activo adoptado puede introducir la función negativa de la función de dispersión en la trayectoria óptica del sistema para contrarrestar la dispersión del sistema. Por lo tanto, cuando los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos llegan a la posición de muestra, la dispersión es igual a 0 o se aproxima a 0, y se obtienen pulsos limitados por la transformada de Fourier, maximizando, de este modo, la potencia máxima de los pulsos en la posición de muestra, maximizando la eficacia de generación de señales no lineales de diferentes moléculas en la muestra de tejido y mejorando la proporción señal-ruido.

Además, sobre la base de obtener los pulsos limitados por la transformada de Fourier, los dispositivos ópticos adaptativos activos adoptados pueden optimizar además la intensidad espectral y la fase espectral de algunas señales no lineales para lograr la excitación selectiva y mejorar la especificidad de las señales multimodalidad.

En otro modo de realización opcional, el primer componente óptico son dispositivos ópticos pasivos, incluyendo, pero sin limitarse a, una serie de dispositivos ópticos pasivos con función de fase espectral de dispersión de segundo orden, tales como un par de rejillas, un par de prismas y una rejilla de prismas. La función de fase espectral de referencia conocida se introduce ajustando una distancia relativa y un ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos para medir la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema y completar la medición de la dispersión total del pulso en la posición de muestra. A continuación, la distancia relativa y el ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos se ajustan para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos.

Los dispositivos ópticos pasivos adoptados pueden extraer los datos de dispersión de segundo orden y los datos de dispersión de tercer orden de la función de dispersión del sistema medida por ajuste lineal, y, a continuación, la distancia y el ángulo relativo entre los dispositivos se pueden ajustar de forma manual o automática para contrarrestar la dispersión de segundo orden y la dispersión de tercer orden tanto como sea posible, haciendo que el pulso en la posición de muestra esté lo más cerca posible del límite de la transformada de Fourier para optimizar la proporción señal-ruido.

Como se muestra en la FIG. 4, el segundo componente óptico incluye el primer espejo M1, el módulo de galvanómetro de exploración G, el segundo espejo M2, el espejo dicroico DM, el objetivo de microscopio óptico O y una pluralidad de filtros F1-F(n-1).

El primer dispositivo de adquisición de señales incluye una pluralidad de fotodetectores PMT1-PMT (n-1) correspondientes a la pluralidad de filtros, y la pluralidad de fotodetectores están conectados al dispositivo de control.

El pulso de láser de femtosegundos comprimido pasa a través del primer espejo M1 al módulo de galvanómetro de exploración G, a continuación, pasa a través del segundo espejo M2, el espejo dicroico DM y el objetivo de microscopio óptico O en orden, y se enfoca en la platina para muestras 1032.

Específicamente, el módulo de galvanómetro de exploración G incluye un galvanómetro para el eje X GMx y un galvanómetro para el eje Y GMy. El módulo de galvanómetro de exploración se controla para explorar el eje X y el eje Y, y el explorador piezoeléctrico de platina óptica o microscopio óptico se controla para explorar el eje Z. La muestra de tejido se coloca directamente en la platina para muestras sin preparación.

Los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos interactúan con la muestra de tejido en la platina para muestras para generar señales multimodalidad. Las señales multimodalidad se reflejan por el espejo dicroico a la pluralidad de filtros para la separación, se obtienen por la pluralidad de fotodetectores y se envían al dispositivo de control.

El dispositivo de control analiza la señal multimodalidad.

La segunda señal armónica está configurada para identificar el colesterol en la muestra de tejido; la tercera señal armónica está configurada para identificar el citoplasma, la melanina y la vesícula intercelular en la muestra de tejido, en la que la vesícula intercelular se produce por el tumor; la señal de espectro de fluorescencia de dos fotones está configurada para identificar la elastina, el flavín adenín dinucleótido y la membrana basal; la señal de espectro de fluorescencia de tres fotones está configurada para identificar la distribución de la coenzima reductora en la muestra de tejido; la señal Raman no lineal está configurada para identificar el compuesto lipoide y el glóbulo sanguíneo.

La segunda señal armónica, la tercera señal armónica y la señal Raman no lineal se superponen para identificar la rejilla de fibras de colágeno y la miosina; la señal Raman no lineal y la segunda señal armónica se superponen para identificar el ADN, el vaso sanguíneo y el vaso linfático.

El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos en el presente modo de realización puede generar una amplia gama de señales multimodalidad, y las señales multimodalidad pueden identificar una variedad de componentes en una muestra de tejido, mejorando, de este modo, la diversidad del reconocimiento del equipo de formación de imágenes por láser de femtosegundos.

En resumen, el sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos proporcionado por el presente modo de realización incluye al menos las siguientes ventajas.

(1) El dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano adoptado proporciona pulsos en el infrarrojo cercano con una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm. Los pulsos en el infrarrojo cercano pueden excitar un medio óptico con fuerte no linealidad para generar pulsos de láser de femtosegundos con un espectro ultraancho. El módulo de medición, compresión y control de pulsos mide y compensa la dispersión acumulada de los pulsos de láser de femtosegundos que llegan a la muestra de tejido para eliminar el efecto de "ensanchamiento en el dominio de tiempo" tanto como sea posible. Los pulsos más cortos obtenidos pueden interactuar con la muestra de tejido para generar señales espectrales de diferentes modalidades, proporcionando, por tanto, una variedad de modalidades de imagen molecular no lineal.

(2) La fibra de cristal fotónico birrefringente adoptada no provoca ninguna dispersión cero dentro del rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados, tiene alta eficacia de emisión luminosa y puede generar pulsos de láser de femtosegundos mayores de 500 milivatios. Además, la fibra de cristal fotónico birrefringente tiene una buena polarización y puede ajustar el espectro de los pulsos de láser de femtosegundos optimizando la polarización, la potencia y el ángulo de incidencia de la luz incidente.

(3) Los dispositivos ópticos adaptativos activos adoptados pueden introducir la función negativa de la función de dispersión en la trayectoria óptica del sistema después de medir la función de dispersión, contrarrestando, de este modo, la dispersión del sistema. Cuando los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos llegan a la posición de muestra, la dispersión es igual a 0 o se aproxima a 0, y se obtienen pulsos limitados por la transformada de Fourier, maximizando, de este modo, la potencia máxima de los pulsos en la posición de muestra, maximizando la eficacia de generación de señales no lineales de diferentes moléculas en la muestra de tejido y mejorando la proporción señal-ruido.

(4) Sobre la base de obtener los pulsos limitados por la transformada de Fourier, los dispositivos ópticos adaptativos activos adoptados pueden optimizar además la intensidad espectral y la fase espectral de algunas señales no lineales para lograr la excitación selectiva y mejorar la especificidad de las señales multimodalidad. (5) Se obtiene una amplia gama de señales multimodalidad, y las señales multimodalidad pueden identificar una variedad de componentes en la muestra de tejido, mejorando, de este modo, la diversidad de reconocimiento por el equipo de formación de imágenes por láser de femtosegundos.

Se debe entender que los expertos en la técnica pueden realizar mejoras o modificaciones de acuerdo con las instrucciones anteriores, y todas dichas mejoras y modificaciones se encontrarán dentro del alcance de protección de la reivindicación independiente 1, que define la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos, que comprende un módulo de generación de supercontinuo (101), un módulo de medición, compresión y control de pulsos (102) y un módulo de microscopio óptico (103);

el módulo de generación de supercontinuo comprende un dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano (1011) y un medio óptico (1012) con fuerte no linealidad; el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano está configurado para proporcionar pulsos en el infrarrojo cercano que tengan una longitud de onda central de 1010 nm a 1100 nm y un ancho espectral de menos de 25 nm; el medio óptico con fuerte no linealidad está configurado para excitarse por los pulsos en el infrarrojo cercano para generar pulsos de láser de femtosegundos;

el módulo de medición, compresión y control de pulsos comprende un primer componente óptico (1021) y un módulo de medición (1022); el primer componente óptico está configurado para recibir los pulsos de láser de femtosegundos; el módulo de medición está configurado para medir una dispersión en una trayectoria óptica de un sistema, ajustar los parámetros del primer componente óptico para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos de acuerdo con un resultado de medición, y obtener pulsos de láser de femtosegundos comprimidos; y

el módulo de microscopio óptico comprende un segundo componente óptico (1031), una platina para muestras (1032) y un primer dispositivo de adquisición de señales (1033); en el que la platina para muestras está configurada para recibir sobre ella una muestra de tejido y se coloca en una posición adecuada para que los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos, después de pasar a través del segundo componente óptico, interactúen con una muestra de tejido en la platina para muestras para generar señales multimodalidad; y el primer dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener las señales multimodalidad

caracterizado por que el segundo componente óptico (1031) comprende un primer espejo (M1), un módulo de galvanómetro de exploración (G), un segundo espejo (M2), un espejo dicroico (DM), un objetivo de microscopio óptico (O) y una pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)), el primer dispositivo de adquisición de señales (1033) comprende una pluralidad de fotodetectores (PMT1, PMT2, ..., PMT(n-1)) correspondientes a la pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)), y la pluralidad de fotodetectores están conectados a un dispositivo de control (1023); en el que la platina para muestras (1032) está en una posición donde los pulsos de láser de femtosegundos comprimidos se enfocan después de pasar a través del primer espejo (M1) al módulo de galvanómetro de exploración (G); y el espejo dicroico (DM) está configurado para reflejar las señales multimodalidad, la pluralidad de filtros (F1, F2, ..., F(n-1)) está configurada para separar las señales multimodalidad, la pluralidad de fotodetectores (PMT1, PMT2, ..., PMT(n-1)) está configurada para obtener las señales multimodalidad y el dispositivo de control (1023) está configurado para recibir las señales multimodalidad.

2. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano (1011) es un láser de fibra dopada con iterbio o un láser pulsado, y un ancho de pulso del dispositivo de generación de pulsos en el infrarrojo cercano es menor de 1500 femtosegundos;

un rango espectral de los pulsos de láser de femtosegundos generados a partir del medio óptico con fuerte no linealidad es de 750 nm a 1300 nm; y

3. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer componente óptico (1021) es un formateador de pulsos que tiene un dispositivo óptico adaptativo activo; el formateador de pulsos comprende una primera rejilla (G1), una primera lente convexa (L1), un modulador espacial de luz (SLM) de cristal líquido, una segunda lente convexa (L2) y una segunda rejilla (G2), en el que la primera rejilla, la primera lente convexa, el modulador espacial de luz de cristal líquido, la segunda lente convexa y la segunda rejilla están dispuestos sucesivamente; la primera rejilla está localizada en un punto focal de la primera lente convexa; una distancia entre la primera lente convexa y el modulador espacial de luz de cristal líquido es una longitud focal, una distancia entre el modulador espacial de luz de cristal líquido y la segunda lente convexa es una longitud focal, y una distancia entre la segunda lente convexa y la segunda rejilla es una longitud focal.

4. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el primer componente óptico (1021) es un formateador de pulsos que tiene un dispositivo óptico adaptativo activo; el formateador de pulsos comprende una primera rejilla (G1), una primera lente convexa (L1), un modulador espacial de luz (SLM) de cristal líquido, una segunda lente convexa (L2) y una segunda rejilla (G2), en el que la primera rejilla, la primera lente convexa, el modulador espacial de luz de cristal líquido, la segunda lente convexa y la segunda rejilla están dispuestos sucesivamente; la primera rejilla está localizada en un punto focal de la primera lente convexa; una distancia entre la primera lente convexa y el modulador espacial de luz de cristal líquido es una longitud focal, una distancia entre el modulador espacial de luz de cristal líquido y la segunda lente convexa es una longitud focal, y una distancia entre la segunda lente convexa y la segunda rejilla es una longitud focal.

5. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el módulo de medición (1022) comprende un dispositivo de control (1023), un segundo dispositivo de adquisición de señales (1024) y un cristal no lineal (1025) colocado en la platina para muestras (1032) en una posición donde se enfocan los pulsos de láser de femtosegundos y pueden generar señales espectrales no lineales después de pasar a través del módulo de medición, compresión y control de pulsos (102) y el módulo de microscopio óptico (103);

el segundo dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener las señales espectrales no lineales y transmitir las señales espectrales no lineales al dispositivo de control; y

el dispositivo de control (1023) está configurado para controlar los parámetros del modulador espacial de luz (SLM) de cristal líquido para introducir una función de fase espectral de referencia conocida; configurado para medir una función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema cambiando la función de fase espectral de referencia conocida; y configurado para ajustar, de acuerdo con la función de dispersión, los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido para controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión.

6. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el módulo de medición (1022) comprende un dispositivo de control (1023), un segundo dispositivo de adquisición de señales (1024) y un cristal no lineal (1025) colocado en la platina para muestras (1032) en una posición donde

se enfocan los pulsos de láser de femtosegundos y pueden generar señales espectrales no lineales después de pasar a través del módulo de medición, compresión y control de pulsos (102) y el módulo de microscopio óptico (103);

el segundo dispositivo de adquisición de señales está configurado para obtener las señales espectrales no lineales y transmitir las señales espectrales no lineales al dispositivo de control; y el dispositivo de control (1023) está configurado para controlar los parámetros del modulador espacial de luz (SLM) de cristal líquido para introducir una función de fase espectral de referencia conocida; configurado para medir una función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema cambiando la función de fase espectral de referencia conocida; y configurado para ajustar, de acuerdo con la función de dispersión, los parámetros del modulador espacial de luz de cristal líquido para controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión.

7. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el cristal no lineal (1025) es un cristal de BBO o un cristal de KDP, y un espesor del cristal no lineal es de 10 pm a 300 ^m.

8. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el cristal no lineal (1025) es un cristal de BBO o un cristal de KDP, y un espesor del cristal no lineal es de 10 pm a 300 pm.

9. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 5,

en el que la función de fase espectral de referencia conocida comprende una función parabólica y una función sinusoidal; las señales espectrales no lineales son espectros del segundo armónico; y

el dispositivo de control (1023) está configurado además para analizar un valor máximo del espectro del segundo armónico cada vez que se cambie la función de fase espectral de referencia conocida para obtener una segunda derivada de la dispersión que se va a medir, e integrar la segunda derivada dos veces para obtener la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema.

10. Sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la función de fase espectral de referencia conocida comprende una función parabólica y una función sinusoidal; las señales espectrales no lineales son espectros del segundo armónico; y el dispositivo de control (1023) está configurado además para analizar un valor máximo del espectro del segundo armónico cada vez que se cambie la función de fase espectral de referencia conocida para obtener una segunda derivada de la dispersión que se va a medir, e integrar la segunda derivada dos veces para obtener la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema.

11. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el dispositivo de control (1023) está configurado además para cambiar los parámetros del formateador de pulsos para introducir una función negativa de la función de dispersión y controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión; y el dispositivo de control está configurado además para determinar si los pulsos de láser de femtosegundos se aproximan al límite de la transformada de Fourier o no, y, cuando los pulsos de láser de femtosegundos no se han aproximado al límite de la transformada de Fourier, la función de dispersión se mide de nuevo.

12. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el dispositivo de control (1023) está configurado además para cambiar los parámetros del formateador de pulsos para introducir una función negativa de la función de dispersión y controlar la fase espectral de cada longitud de onda de los pulsos de láser de femtosegundos para contrarrestar la dispersión; y el dispositivo de control está configurado además para determinar si los pulsos de láser de femtosegundos se aproximan al límite de la transformada de Fourier o no, y, cuando los pulsos de láser de femtosegundos no se han aproximado al límite de la transformada de Fourier, la función de dispersión se mide de nuevo.

13. Sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que el primer componente óptico comprende dispositivos ópticos pasivos; la función de fase espectral de referencia conocida se introduce ajustando una distancia relativa y un ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos para medir la función de dispersión de la trayectoria óptica del sistema; y, de acuerdo con la función de dispersión, la distancia relativa y el ángulo relativo entre los dispositivos ópticos pasivos se ajustan para realizar la compensación de la dispersión en los pulsos de láser de femtosegundos.

14. El sistema de formación de imágenes moleculares multimodalidad por láser de femtosegundos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las señales multimodalidad comprenden: una segunda señal armónica con un rango espectral de 570 nm a 630 nm, una tercera señal armónica con un rango espectral de 343 nm a 405 nm, una señal de espectro de fluorescencia de dos fotones con un rango espectral de 510 nm a 565 nm, una señal de espectro de fluorescencia de tres fotones con un rango espectral de 410 nm a 490 nm, y una señal Raman no lineal con un rango espectral de 640 nm a 723 nm.