基于调Q脉冲激光的多光子激发荧光方法

摘要

本发明属于一种基于调Q纳秒脉冲激光的多光子激发方法。是将调Q技术与多光子激发相结合，实现基于调Q脉冲激光的多光子激发。其实现多光子激发荧光的步骤为：1)采用调Q技术获得高峰值功率的脉冲激光，脉冲宽度为纳秒量级；2)利用调Q脉冲激光激发用荧光探针标记的或能够产生自发荧光的生物样品，产生多光子激发荧光。本发明可用于生物和医学等学科的研究。

说明书

本发明属于一种基于调Q脉冲激光实现多光子激发荧光的一种方法。可用于生物和医学等学科的研究。

由于光毒性小，穿透性好和高分辨率等优点，多光子激发荧光显微系统(MPE)已成为生物医学研究的重要工具。

多光子激发是一种已经被广泛使用的技术，尤其是在生物医学等领域的研究中，多光子激发已成为一种必不可少的技术手段。国外已经在这方面申请了多项专利，例如美国专利No.5523573，美国专利No.5777732，美国专利No.5034613，美国专利No.5952192，美国专利No.6154310。在这些专利中或者使用锁模超短(皮秒或飞秒)脉冲激光作为激发光源，或者使用连续激光作为激发光源。锁模超短(皮秒或飞秒)脉冲激光器技术操作都非常复杂，这给非光学专业的用户带来极大困难，而且锁模超短(皮秒或飞秒)脉冲激光器尤其是飞秒脉冲价格非常昂贵。连续光作为多光子激发源需要非常高的激发平均功率，高平均功率的高散射和高热吸收使得基于连续光的多光子激发荧光激发系统难以成为实用系统，而且至今没有连续光三光子激发荧光的报道。

本发明的目的是针对现有基于超短脉冲激光或连续激光的多光子激发荧光系统的问题和不足，提出一种基于调Q脉冲激光的多光子激发荧光方法。

为了在既能获得高荧光强度的同时，又不产生明显的热效应和减少光散射对测量的影响，激发光必须具有高峰值功率和低平均功率的特点，这就要求脉冲激光器具有低重复频率，调Q脉冲激光器显然是最佳的选择。

本发明所说的基于调Q脉冲激光的多光子激发荧光方法原理是，使样品分子(或基团)同时吸收两个或多个光子后跃迁到激发态，然后跃迁回到基态并发射荧光(或磷光)，激发光采用调Q脉冲激光。

实现多光子激发荧光的步骤为：1)采用调Q技术获得高峰值功率的脉冲激光，脉冲宽度为纳秒量级；2)利用调Q脉冲激光激发用荧光探针标记的或能够产生自发荧光的生物样品，产生多光子激发荧光。

本发明所说的基于调Q脉冲激光的多光子激发荧光方法中，所说的激发脉冲激光是由调Q脉冲激光器产生的。

所说的调Q脉冲激光器可以是固体激光器，也可以染料激光器。例如YAG激光器，钛宝石激光器和若丹明激光器等激光器。

所说的调Q脉冲激光器的脉宽是纳秒量级或更宽。

所说的调Q脉冲激光器的重复频率可从1Hz到1MHz进行调节。

本发明所说的基于调Q脉冲激光的多光子激发荧光方法中，其调Q激光器结构简单，价格较低，性能稳定，光束质量高，而且操作方便。调Q脉冲激光的脉宽为纳秒量级或更宽，而且其重复频率很容易调节。与锁模激光器的高重复频率相比，利用调Q激光器的低重复频率特性可以获得高峰值功率和低平均功率的脉冲激光。这正是多光子激发研究尤其是生物活体的多光子激发研究所必须的。