雙光子激發(fā)熒光顯微鏡是生命科學(xué)研究中的重要觀測(cè)儀器。但現(xiàn)有的商品化雙光子顯微鏡受限于其較低的成像速度（數(shù)幀/秒），而不能應(yīng)用于觀測(cè)亞毫秒以內(nèi)的快速生物網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)活動(dòng)，造成在神經(jīng)回路功能、蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)功能等當(dāng)前國際生命科學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域缺乏有效的觀測(cè)手段。采用聲光偏轉(zhuǎn)器對(duì)飛秒激光進(jìn)行隨機(jī)掃描，可將隨機(jī)掃描速度提高至10微秒/像素，在此基礎(chǔ)上建立的快速隨機(jī)掃描雙光子顯微成像裝置，可實(shí)現(xiàn)KHz量級(jí)的成像速度，并可進(jìn)一步提高。從而為上述研究提供全新的觀測(cè)手段。
然 而，用聲光偏轉(zhuǎn)器掃描飛秒激光存在嚴(yán)重的色散效應(yīng)。其時(shí)間色散使得脈沖展寬，峰值功率下降，而空間色散使得光斑變形，難以聚焦，這兩種效應(yīng)都會(huì)嚴(yán)重降低雙 光子成像的分辨率和信噪比。飛秒激光經(jīng)角色散后的傳輸規(guī)律的研究是解決飛秒激光聲光掃描色散問題的理論基礎(chǔ)，但這一研究長期未有進(jìn)展，從而導(dǎo)致基于聲光偏 轉(zhuǎn)器的快速隨機(jī)掃描雙光子顯微成像技術(shù)一直停滯不前。
武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室曾紹群教 授課題組深入地研究了飛秒激光經(jīng)角色散后的傳輸規(guī)律這一理論問題，完整描述了飛秒高斯光束經(jīng)角色散后的脈寬演化規(guī)律，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并揭示了其演化機(jī)制。 基于這一新理論精確描述了飛秒激光聲光掃描時(shí)輸出脈寬隨傳輸距離、聲光器件工作頻率、晶體材料、初始啁啾的變化關(guān)系（相關(guān)內(nèi)容已發(fā)表在Optics Letters, 32, 1180 (2007); Optics Express, 15, 4726 (2007)）。
最 近，曾紹群課題組又完整描述了飛秒高斯光束經(jīng)角色散后的光斑演化規(guī)律，獲得任意傳輸距離處的光斑展寬解析式，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并揭示了其演化機(jī)制。該工作一 方面促進(jìn)了飛秒光學(xué)傳輸理論的發(fā)展，另一方面，結(jié)合該課題組之前進(jìn)行的有關(guān)角色散引起脈沖展寬的研究工作，使得飛秒激光經(jīng)聲光掃描后的光斑形狀和脈沖寬度 可以被精確預(yù)測(cè)和控制，極大地促進(jìn)了飛秒激光聲光掃描在雙光子顯微成像及微細(xì)加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。
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