文章

什么是OPO?

对厚组织切片以及整个动物进行成像在生命科学研究中发挥着越来越重要的作用。在深部组织区域中获取空间信息对于充分理解生物学过程至关重要。但是,由于光被生物样本散射,图像质量会降低您在组织中成像的深度。当前的方法是通过使用可见光范围内的激发源,通过标准的宽视野或共聚焦荧光显微镜,使光达到约一百微米深。不幸的是,在使用可见光的同时不可能穿透数百微米的组织。由于光的散射取决于波长,因此可以通过使用更长的激发波长来获得更好的组织穿透力。这是用红外光,两光子过程和 OPO (光学参数振荡器)可以显着提高图像质量。

s

话题 & 标签

我们如何获得更长的激发波长?

首先,您需要红色和红外线的激光源。通常,这些被称为Ti:Sa激光(钛蓝宝石)的光源以红色波长开始,例如680 纳米范围内,例如1,080 纳米其次,您需要两个光子才能大致同时到达荧光染料。然后是两个光子,例如1,000 纳米,等于约500激发波长的能量 纳米该过程称为多光子成像或双光子成像。

当最大波长 红外 激光在1,080 nm,在此双光子过程中最长的可达激发约等于540 纳米但是,许多生物学研究中使用的标记和染料需要在更长的波长下激发,并且不能用于双光子成像,除非激发波长长于1,080 使用nm。使用光学参量振荡器,或 OPO,您现在可以使用高达1,300的激发波长 纳米在双光子成像过程中。这使得激发染料在标准单光子显微镜中的激发最大值达到大约650 nm,这是对共焦成像的重大改进。双光子过程可能获得的染料越多,从具有较大成像深度的标本中获得的信息就越多。

OPO有哪些应用程序?

如果您查看神经科学,则存在一个名为connectomics的字段,该字段与神经元之间或通常在细胞之间的连接有关。要获得单元之间连接的路线图,您既需要概述,又需要详细的解决方案。目的是了解组织的功能-观察电路如何工作。许多其他研究领域也可以从 OPO。例如,在发育生物学中,至关重要的是在活体内胚胎成像以及高度分散的组织的深度穿透过程中,保护组织免受光损伤。在这里,由 OPO 是最佳的。此外, OPO 对于将红色和远红色染料用于多光子成像非常有用。甚至可以同时激发两种不同波长的两种染料。 OPO.

OPO如何工作?

重要的是要注意 OPO 利用非线性光学,其基础物理学不容易解释。但是,请考虑泵浦激光器发出的单个光子,它会留下 红外 资源。在光学谐振器和非直线晶体中,泵浦光子重叠并产生信号和惰轮。泵,信号和惰轮这三个波在非线性晶体中相互作用。信号-这就是您想要的-在谐振器中的每个往返行程中都会获得功率。这称为信号的参数放大,并且泵相应地损失功率。然后将信号耦合出并用于 红外 成像。

图片由Evelyne Beerling,Jacco van Rheenen,荷兰乌得勒支Hubrecht Institute提供