超连续光纤激光器——STED 显微成像最理想的光源

众所周知，受激发射损耗(STED)荧光成橡技术是一种可以突破衍射极限的强大显微技术。最近，德国MaxPlanck 研究所纳米光子生物分部的DominikWildanger 和他的同事们利用单台超连续光纤激光器对密集纳米颗粒和哺乳动物细胞的微管网成像，在焦平面上取得了空间精度达30-50nm，该精度是衍射极限成像的9 倍以上！

STED 显微术是在1994 年被Stefan Hell 教授开发出来的，该系统传统做法是采用大框架的钛蓝宝石振荡器去泵浦一个再生放大器，然后依次耦合到光学参量放大器来产生所需要的可见光谱。这样一个典型的系统一般会耗资50 万美元以上。

深圳光域激光公司主推的SC450-PP-HE 型号激光器是一种全光纤化结构的超连续光谱激光器，主要针对STED 显微术而研发。该激光器完全是一种“交钥匙”式的紧凑型STED 专用光源，而且领人兴奋的是它的价格是传统的再生光学参量放大器系统的十分之一！

背景—STED 显微成像技术

扫描式STED 显微镜原理简单说就是把荧光染色体的荧光发射区域限制到一个比衍射极限激发光斑更小的区域。一般上，一系列能够激发荧光团的高能量（约10nJ）短脉冲（约100ps）光脉冲通过物镜聚焦到衍射限斑点，它会与脉冲的 “STED”光束的焦点重叠，这样就会在聚焦区域形成一个中间是零强度而周围是强度很陡的圆环空间分布图。荧光激发和STED 脉冲是同步达到焦平面的，这样STED 光束能够瞬间消退可能激发的分子产生荧光激发。染色体分子发射的可能性会随着STED 脉冲强度而减少，所以会在STED 圆环场中间形成一个大小不一的衍射极限的荧光区域。

采用光域激光公司的超连续光纤激光器搭建成的STED 显微可同时用作STED 和激发两用，是低成本、高效
率和超高精度STED 成像的一个最理想的选择。同时，这光源拥有极大的光谱带宽，能够使得STED 和激发光束得到大范围的调谐来实现激发和损耗的最优化。

我们比传统意义上采用庞大复杂的蓝宝石激光器和光学参量放大器搭建成的STED 系统结构相对十分简单。通过空间和光谱的分离，光束整形和再结合处理，光域激光公司提供的这种超连续激光器能够最优化STED 和激发功能为您提供必要的所有光谱。

使用棱镜选择器，STED 光束的波长和带宽就可以被选，就可以提供STED 需要的10nJ 的高能量（1Mhz 频率）和10nm 带宽。现在该款超连续激光器的不断改进可以使得STED 的波长在500nm 以下以及激发波长下降到400nm，这样使得该技术可以进一步拓宽覆盖更多荧光染料体的种类。更有，对能量光谱密度和脉冲重复频率的标度能够分别提高成像精度和扫描速度。

超连续光纤激光器

Optizone Laser Limited 公司的该型号（SC450-PP-HE）激光器基于欧洲的专业重复频率可变的超连续光谱光纤激光器技术。对我们的核心技术SC450-PP 激光系统稍做改进便可大大提高的脉冲光谱密>1nJ/nm，这是普通系统的20 倍，完全满足STED 照明的需要。德国Max-Planck 研究所纳米光子生物分部使用的原型机系统现在已经成为一款标准产品，而且能够交付从400nm 到800nm 以上的光谱图像，且随着和其他荧光染色体同步工作能力的提高而不断提高。

超连续激光器基本参数如下：

波长范围：<500-1750nm

光谱平坦度：<6db

主光源脉宽：>100ps

重复频率：0.1-20Mhz（用户指定）

脉冲能量密度：>1(1Mhz)nJ/nm