在生物醫學成像領域，雙光子顯微成像(Two-Photon Microscopy, TPM)因其對深層組織的強成像能力、高分辨率和低光毒性，已成為神經科學、免疫學和腫瘤科學研究的重要工具。而飛秒激光器，尤其是950nm波長的飛秒激光，因其獨特的優勢，成為雙光子成像的理想光源。本文將深入探討950nm飛秒激光器在雙光子成像中的應用及其技術優勢。
雙光子成像的基本原理
雙光子成像是一種非線性光學成像技術，其核心原理是雙光子激發熒光（Two-Photon Excitation Fluorescence, TPEF）。與傳統單光子熒光成像不同，TPEF需要熒光分子同時吸收兩個長波長（低能量）光子，達到激發態并發射熒光。由于雙光子吸收的概率與光強的平方成正比，因此只有激光焦點處的高強度區域才能產生有效熒光信號，從而實現光學層析成像，減少背景噪聲。
Rainbow 950 HP 關鍵參數：
激發波長：通常在950 nm-980 nm（近紅外波段），以降低組織散射和吸收。
脈沖寬度：<200 fs，窄脈寬設計可以有效提高峰值功率，提高雙光子激發效率。
平均功率：>300 mW，可有效避免光損傷，同時保證足夠的信號強度。
重復頻率：80 MHz，既能提供高峰值功率確保有效激發，又不會因單脈沖能量過高而帶來明顯的非線性副作用或光損傷。
為什么選擇Rainbow 950 HP飛秒激光器？
在雙光子成像中，激發波長的選擇至關重要。950nm飛秒激光器在多個方面表現出顯著優勢：
（1）深層組織穿透能力
生物組織對近紅外光（700-1100nm）的吸收和散射較低，而950nm波長處于“光學窗口”的黃金區間，可穿透更深的區域（可達1mm以上），適用于大腦、皮膚、腫瘤等厚樣本成像。
（2）廣泛的熒光團兼容性
許多常用熒光染料（如GFP、RFP）和鈣離子探針（如GCaMP）在950nm附近具有較高的雙光子吸收截面，使得950nm激光器能高效激發多種熒光標記物。
（3）降低光毒性和光漂白
相比短波長激光（如800nm），950nm光子能量更低，減少單光子激發導致的非特異性光損傷，同時飛秒脈沖的瞬時高峰值功率可降低平均功率需求，進一步保護活體樣本。
（4）減少自發熒光干擾
生物組織在紫外-可見光范圍有較強的自發熒光，而950nm激發可有效避免這一干擾，提高信噪比（SNR）。
基于諾派激光Rainbow 950 HP的測試效果
Rainbow 950 HP飛秒激光器的核心優勢
與普通鈦寶石可調諧激光器（如700-1000nm）相比，固定波長950nm飛秒激光器在以下方面更具競爭力：
（1）更高的穩定性和可靠性
可調諧激光器需要復雜的波長校準，而固定波長950nm激光器結構更簡單，輸出更穩定，適合長期實驗。
（2）緊湊型設計，易于集成
Rainbow 950 HP系列飛秒激光器體積小、免維護，可輕松整合到商用或自研雙光子顯微鏡系統中。
（3）成本效益
相比寬調諧范圍的鈦寶石激光器，Rainbow 950 HP系列飛秒激光器價格比主流寬調諧鈦寶石飛秒激光器的一半還要略低，具有優越的性價比。
典型應用案例
（1）神經科學研究
活體大腦成像：950nm飛秒激光可穿透小鼠顱骨，實現皮層及海馬區神經元鈣信號的長時程觀測。
軸突和樹突動態追蹤：結合GCaMP探針，研究突觸可塑性。
小鼠大腦皮層神經元鈣離子信號的測試
（2）腫瘤微環境研究
腫瘤血管成像：利用950nm激發熒光蛋白標記的血管內皮細胞，觀察腫瘤血管生成及藥物響應。
免疫細胞遷移：追蹤T細胞在腫瘤組織中的動態行為。
（3）皮膚與眼科成像
皮膚膠原纖維觀測：通過二次諧波成像（SHG）結合雙光子熒光，無創檢測皮膚老化或病變。
視網膜神經元活動記錄：適用于青光眼、視網膜退行性疾病研究。
結語
Rainbow 950 HP飛秒激光器憑借其深層穿透、低光毒性、高穩定性和廣泛兼容性，已成為雙光子成像的核心光源。無論是神經科學、腫瘤學還是臨床前研究，它都能提供卓越的成像性能。隨著技術的進步，Rainbow 950 HP飛秒激光器將繼續推動生物醫學成像的邊界，幫助科學家揭示更多生命奧秘。
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