本文簡單介紹了雙光子顯微鏡的技術背景，以及純相位液晶空間光調製器在雙光子顯微鏡進行體(ti) 積成像時提升成像的掃描速度和成像質量的優(you) 勢。美國Meadowlark Optics国产黄色在线观看專(zhuan) 注於(yu) 模擬尋找純相位空間光調製器的生產(chan) 設計，我們(men) 也簡單介紹了對於(yu) 雙光子国产成人在线观看免费网站中Meadowlark国产黄色在线观看SLM非常適合的性能特點，如高刷新率、高相位穩定性、高損傷(shang) 閾值等。
1436Hz純相位空間光調製器在雙光子/鈣離子成像中的国产成人在线观看免费网站
一、引言
雙光子成像是利用雙光子吸收的一種成像技術，雙光子吸收是指原子或分子在時間和空間上同時吸收兩(liang) 個(ge) 光子而躍遷到高能級的現象。因此反應概率遠小於(yu) 一般的單光子吸收，它的幾率正比於(yu) 光強度的平方。神經元鈣成像（calcium imaging）技術的原理就是借助鈣離子濃度與(yu) 神經元活動之間的嚴(yan) 格對應關(guan) 係，利用特殊的熒光染料或者蛋白質熒光探針（鈣離子指示劑，calcium indicator），將神經元當中的鈣離子濃度通過雙光子吸收激發的熒光強度表征出來，從(cong) 而達到檢測神經元活動的目的。
美國Meadowlark Optics国产黄色在线观看專(zhuan) 注於(yu) 模擬尋找純相位空間光調製器的設計、開發和製造，有40多年的曆史，該国产黄色在线观看空間光調製器国产欧美在线廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 自適應光學，散射或渾濁介質中的成像，雙光子/三光子顯微成像，光遺傳(chuan) 學，全息光鑷(HOT)，脈衝(chong) 整形，光學加密，量子計算，光通信，湍流模擬等領域。其新推出的HSP1K（1024x1024）SLM係列的高刷新速度、高損傷(shang) 閾值、大通光孔麵的特性十分適用於(yu) 雙光子/多光子/鈣離子成像這一領域。
圖1. Meadowlark 新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM
二、雙光子/鈣離子成像技術介紹
雙光子激發顯微鏡（Two-photon excitation microscopy）是一種熒光成像技術，可以對活體(ti) 組織進行深度約1毫米的成像。它不同於(yu) 傳(chuan) 統的熒光顯微鏡，其中激發波長短於(yu) 發射波長，因為(wei) 兩(liang) 個(ge) 激發光子的波長長於(yu) 所得發射光的波長。雙光子激發顯微通常使用近紅外（1064nm）激發光，可以激發熒光染料。使用近紅外的好處是可z大限度地減少組織中的散射。由於(yu) 多光子吸收，同時能夠減小背景噪聲。這兩(liang) 種效果都會(hui) 導致這些顯微鏡的穿透深度增加。
基於(yu) 熒光指示劑的鈣成像提供了一種監測動作電位的光學方法，並被係統的用於(yu) 補充微電極記錄，測量體(ti) 內(nei) 的神經元活動。這種方法為(wei) 重建小型模式生物體(ti) 整個(ge) 大腦中的神經元群的活動開辟了道路。鈣成像技術結合雙光子顯微鏡使得在體(ti) 內(nei) 測量深層神經元群體(ti) 的活動成為(wei) 可能。隨著熒光顯微鏡技術的迅速發展，純相位液晶空間光調製器在體(ti) 鈣成像技術的国产成人在线观看免费网站也得到了蓬勃發展。
圖2. 小鼠腸切片上的雙光子激發顯微鏡圖片。 紅色：肌動蛋白。 綠色：細胞核。 藍色：杯狀細胞粘液。 通過鈦-藍寶石激光器在波長780 nm處激發獲得
三、LCoS-SLM在雙光子/鈣離子成像中的国产成人在线观看免费网站
在經典的雙光子掃描顯微鏡中，飛秒激光束被聚焦到一個(ge) 衍射有限的光點，並在樣品上掃描。發出的熒光被一個(ge) 光電倍增管接受，其時間信號被映射到相應的像素上，zui終形成圖像。由於(yu) 樣品被激發，信號是被逐點采集的，這種方法克服了散射組織的廣域成像中像素交叉幹擾。由於(yu) 雙光子顯微鏡具有更高的光收集效率、更深的穿透力和更低的光毒性，通常是共焦顯微鏡的良好替代方案。
但雙光子顯微鏡或任何激光掃描顯微鏡的致命弱點是它緩慢的速度，因為(wei) 樣品是按順序逐點掃描成像的，這將是對更大的神經元回路活動進行成像的一個(ge) 基本障礙。有各種掃描方法可用於(yu) 改善速度，比如XY掃描振鏡 (< 10 fps) 或者是共振掃描器 (> 30 fps) 以及Z軸掃描的壓電控製物鏡。
對於(yu) 高速的3D體(ti) 積成像，使用SLM液晶空間光調製器可以將光束分割成不同的目標神經元，同時可激發多個(ge) 3D位點的神經元，實現多焦點在不同平麵中同時快速切換，比如使用Meadowlark的1024x1024空間光調製器可以在近紅外波段切換速度可以達到數百赫茲(zi) ，在可見光波長實現1K Hz的幀率。同時也可用於(yu) 實現光束複用和自適應光學，產(chan) 生與(yu) 散射組織或者光學元件共軛的波前，從(cong) 而減少來自光學器件和樣品的光束畸變。
圖3. Meadowlark純相位液晶空間光調製器生成的11x11點陣圖
圖4. 使用SLM生成貝塞爾光束
圖5. Lu, R., Sun, W., Liang, Y., Kerlin, A., Bierfeld, J., Seelig, J. D., ... & Koyama, M. (2017). Video-rate volumetric unctional imaging of the brain at synaptic resolution. Nature neuroscience, 20(4), 620
四、雙光子国产成人在线观看免费网站對液晶空間光調製器的要求
1. 高液晶響應速度 （<1ms），高刷新速度 （1436Hz）
Meadowlark国产黄色在线观看 新推出的高刷新頻率LCoS SLM非常適用於(yu) 雙光子成像，這也是目前市麵上能夠提供z快刷新幀率的商用液晶空間光調製器。它能實現在1064nm大於(yu) 294.1Hz的純相位調製，將相位不穩定性抑製到前所未有的0.2-1.0%。Meadowlark在設計1024 x 1024矽背板時非常謹慎，以實現高速運行，同時z大程度地提高相位穩定性。1024 x 1024 SLM的速度令人難以置信，在典型的室溫環境中運行時，液晶響應時間為(wei) 0.9至8毫秒（取決(jue) 於(yu) 波長），可實現全波調製。
2. 大通光麵，可承受更高的激光功率（17.40 x 17.40 mm）
對於(yu) 光遺傳(chuan) 學，許多研究人員適用飛秒脈衝(chong) 激光器，這需要SLM能夠承受GW/mm2的峰值功率密度。Meadowlark 在900-1100nm 可以提供鍍介質鏡版本的SLM，這大大增加了SLM的損傷(shang) 閾值，使得能承受更大的激光功率，並得到更好的熒光激發強度。
3. 高衍射效率（Up to 98%）
Meadowlark將分辨率做到了1024x1024像素，對於(yu) 光遺傳(chuan) 學來說，這可以將入射光分為(wei) 多個(ge) 焦點，並對不同深度進行聚焦成像。1024×1024 空間光調製器可以提供普通版本（97.2%填充因子）和dielectric mirror coated版本（100%填充率）。鍍介電膜版本的SLM反射率可以做到100%，一級衍射效率可以做到98%。
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