引言

多光子顯微成像中的優(yōu)勢與趨勢

在多光子顯微成像領域，飛秒激光+OPA技術展現(xiàn)出多波長可調、短脈寬高峰值、高穩(wěn)定性等顯著優(yōu)勢。一臺飛秒激光器結合OPA即可替代過去多臺單波長激光器，實現(xiàn)對紫外/可見到近紅外寬光譜的覆蓋，大幅提升多通道成像的靈活性和便利性。

尤其在神經科學功能成像中，不同指標（如綠色鈣指示劑、紅色熒光蛋白）需要不同激發(fā)波長，有了OPA的波長可選性，研究者能夠根據熒光探針的光譜特性快速切換或同時提供所需波長，實現(xiàn)多顏色激發(fā)和成像。

圖(a)為整個多光子顯微系統(tǒng)的光路（飛秒激光器作為光源），圖(b)為不同非線性信號的能級示意

飛秒脈沖的超短寬帶特性也是多光子激發(fā)效率提升的關鍵。脈沖越短，光譜帶寬越寬，可以匹配更多熒光團的吸收峰并提高非線性激發(fā)概率。

譜量Rb系列工業(yè)級超快振蕩器運用特色鎖模技術，實現(xiàn)了最高>15 nm的光譜寬度和接近100 fs的脈沖（壓縮極限），為后續(xù)放大提供了高質量種子源。

譜量Rb1030-FP超快光纖振蕩器

基于上述超短脈沖種子和先進放大技術，鐿離子增益介質的飛秒激光器如今也能達到過去Ti:S系統(tǒng)才能實現(xiàn)的脈沖寬度水平（<100 fs），同時保持較高的平均功率。例如譜量RAS-FP-20超短脈沖飛秒激光器成功將傳統(tǒng)Yb激光幾百飛秒的輸出壓縮到<100 fs，并提供高達1.8 mJ的單脈沖能量，使多光子顯微對光源的要求（即短脈寬+高功率）得到同時滿足，顯著擴展了飛秒激光器在多光子領域的應用范圍。

譜量RAS-FP超短脈沖飛秒激光器

深組織成像的突破性進展

深層組織成像（>1 mm深度）的難題在于光的散射和衰減。兩光子顯微一般在大腦皮層300–700 μm左右逐漸力不從心。近年最大的突破來自于三光子顯微技術，配合優(yōu)化的飛秒激光光源，使在毫米級深度的活體成像成為可能。

雙光子顯微(2PM)與三光子顯微(3PM) 在活體深層腦組織成像中的應用深度對比

深組織成像已有實際案例。如在小鼠活體腦組織中，研究者利用三光子顯微成功觀察到皮層下1.1–1.2 mm處的神經元活動和血管結構，這在以往使用雙光子技術是難以實現(xiàn)的深度。

圖為小鼠活體深層腦成像， AI 驅動圖像后處理，到最終生物學定量分析過程

可以預見，隨著飛秒激光+OPA技術的進一步發(fā)展，我們將持續(xù)突破光學成像的深度極限，在毫米乃至更深尺度上獲取高分辨的生物組織信息。