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(wei) 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(you) 勢，成為(wei) 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(you) 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(yu) 傳(chuan) 統單光子熒光成像不同，TPEF需要熒光分子同時吸收兩(liang) 個(ge) 長波長（低能量）光子，達到激發態並發射熒光。由於(yu) 雙光子吸收的概率與(yu) 光強的平方成正比，因此隻有激光焦點處的高強度區域才能產(chan) 生有效熒光信號，從(cong) 而實現光學層析成像，減少背景噪聲。

Rainbow 950 HP 關(guan) 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。

脈衝(chong) 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(shang) ，同時保證足夠的信號強度。

重複頻率：80 MHz，既能提供高峰值功率確保有效激發，又不會(hui) 因單脈衝(chong) 能量過高而帶來明顯的非線性副作用或光損傷(shang) 。

為(wei) 什麽(me) 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(guan) 重要。950nm飛秒激光器在多個(ge) 方麵表現出顯著優(you) 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波長處於(yu) “光學窗口”的黃金區間，可穿透更深的區域（可達1mm以上），適用於(yu) 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麵，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(shang) ，同時飛秒脈衝(chong) 的瞬時高峰值功率可降低平均功率需求，進一步保護活體(ti) 樣本。

（4）減少自發熒光幹擾

生物組織在紫外-可見光範圍有較強的自發熒光，而950nm激發可有效避免這一幹擾，提高信噪比（SNR）。

基於(yu) 諾派激光Rainbow 950 HP的測試效果

Rainbow 950 HP飛秒激光器的核心優(you) 勢

與(yu) 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麵更具競爭(zheng) 力：

（1）更高的穩定性和可靠性

可調諧激光器需要複雜的波長校準，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，易於(yu) 集成

Rainbow 950 HP係列飛秒激光器體(ti) 積小、免維護，可輕鬆整合到商用或自研雙光子顯微鏡係統中。

（3）成本效益

相比寬調諧範圍的鈦寶石激光器，Rainbow 950 HP係列飛秒激光器價(jia) 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(you) 越的性價(jia) 比。

典型應用案例

（1）神經科學研究

活體(ti) 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(nei) 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(wei) 。

（3）皮膚與(yu) 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：適用於(yu) 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(wei) 雙光子成像的核心光源。無論是神經科學、腫瘤學還是臨(lin) 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。