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低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器

专利权人:重庆师范大学

低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器中等功率(数十毫瓦至数百毫瓦)、良好光束质量及波长可调谐的488nm波段蓝光激光器在生命科学、医学诊断、刑事侦查等领域具有十分重要的应用价值。例如在共焦激光扫描显微成像中,需要对荧光活性细胞及组织进行成像的时候,要求作为激发源的激光其发射波长范围应与荧光标签的吸收谱,或者样品的峰值反射波长相匹配,如此才能把有害的光学损伤及热载效应降到最低。氩离子激光器技术比较成熟,具有相对较高的可靠性,其主要发射波长488nm与荧光素和增强绿色荧光蛋白等染料的吸收峰值匹配,所以是共焦

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低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器中等功率(数十毫瓦至数百毫瓦)、良好光束质量及波长可调谐的488nm波段蓝光激光器在生命科学、医学诊断、刑事侦查等领域具有十分重要的应用价值。例如在共焦激光扫描显微成像中,需要对荧光活性细胞及组织进行成像的时候,要求作为激发源的激光其发射波长范围应与荧光标签的吸收谱,或者样品的峰值反射波长相匹配,如此才能把有害的光学损伤及热载效应降到最低。氩离子激光器技术比较成熟,具有相对较高的可靠性,其主要发射波长488nm与荧光素和增强绿色荧光蛋白等染料的吸收峰值匹配,所以是共焦激光扫描显微镜中配置最为常见的激光器。然而,利用氩离子激光器的系统存在几个局限:首先,氩离子激光器使用的是基于放电的增益介质,它通常比固体激光器表现出更高的振幅噪声水平;再者,在一些蓝绿波段的特殊波长,它无法使用,这种调谐的缺失严重限制了可用的荧光染料及可以成像的样品;另外,氩离子激光器的功效低,因而它的光束质量,进而它最终可以获得的成像分辨率,都严重地依赖于工作环境。氩离子激光器所使用的空气制冷方式也会带来进一步的不稳定,比如使光束的指向产生波动等。所以,具有良好调谐性能,能提供更好的稳定性及模式质量的固体激光器是共焦激光扫描显微镜中的理想之选。蓝光半导体激光器已然出现,可它还不能提供共焦激光扫描显微镜所需波长。象钛宝石激光器通过倍频可以进入可见光波段,但它费用昂贵,使用的光泵浦效率也较低。本产品“低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器”成本相对低廉,结构简单紧凑,波长可以调谐,可靠性极高,是一种非常适合于在共焦激光扫描显微镜中使用的固体激光光源。再如,在流式细胞仪这种使用越来越广泛的生命科学研究中的必备仪器中,首选的波长依然是488nm,因为它能够激发标准的荧光标记。对不同类型的样品来讲,需要分选出来的目标细胞往往只占到参加分选细胞总数的0.01%,这无疑是一项大海捞针的工作,所以利用流式细胞仪对干细胞进行分选的时候,分选的速度是一个关键的问题。人们正在开发采用一些用于提高分选速度的方法,包括新的细胞处理方法,以及把激光分成几束,同时在多个管口进行分选的并行处理技术等,而高功率激光是这些方法的一个共同需求。在功率增大的同时,流式细胞仪还需要激光器维持原有的一些优点,比如小的体积、高的效率及可靠性。现有的流式细胞仪均采用氩离子激光器,其不足之处前面已经分析提出。蓝光激光二极管则无法同时满足低成本、长寿命、以及高度的输出模式稳定性这些临床流式细胞仪的需求。本项目提出的“低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器”具有功率合适、多波长、低成本、小体积、以及较低的热载及功耗等优势,是流式细胞仪所需要的较为理想的激光光源。在流式细胞仪的上述应用中,降低仪器成本是关键,同时要使器件小型化,需要提供激光器的效率,减小激光器的热载,就这些方面来看,本产品“低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器”比其它激光器都具有优势。此外,在医学诊断及治疗方面,如视网膜扫描,是诊断视网膜血管结构及功能改变的一种功能强大的无创技术。诊断过程中,激光束在眼底进行高速XY平面扫描,探测反射光和荧光。作为视网膜扫描的一个特例,血管造影可以非常灵敏地探测到由眼底血流异常造成的疾病,也可以诊断出像年龄相关性黄斑变性AMD,以及眼底血管泄漏这样的疾病,记录其状态。在血管造影时,少量的染料,典型的如荧光素,被注入患者手臂静脉,并随循环系统到达视网膜和脉络膜的血管。然后使用激光束扫描眼底,激发血管中的染料,通过探测荧光得到眼底图像。荧光素的吸收峰在494nm,因而可以用488nm的蓝光作为激光光源。在微量物证的恢复重现等刑侦应用方面,因许多犯罪现场留下的指纹或生物体液,在肉眼观察或白光照明下都是不可见的,而激光照明可以在指纹的“脊形”与其所存留的环境之间形成对比,产生很高的信噪比,所以也可以用来检测象生物体液或刚留下不久的指纹中的本体荧光物质。作为替代光源ALS,多色灯和LED闪光灯常与激光器一起使用,但更多的时候,激光器才能提供最大的对比度,在单一波长下提供最高的输出功率。本产品蓝光激光器体积小,重量轻,在电池供电下便能高效工作,输出功率可达数百毫瓦至数瓦,非常适合于便携的现场刑侦分析使用,用于生物体液和微粒检测,以及犯罪现场隐约指纹的检查。低功耗模块化488nm可调谐蓝光激光器的特点主要表现在:l 便携性能良好。激光器的结构简单紧凑,体积小重量轻,机械性能稳定,调节简单灵活,环境适应能力强;l 输出指标优良。激光线宽小于0.2nm,光束质量M平方因子小于1.2,输出功率>100mW;l 波长可调谐。蓝紫到蓝绿范围的任意波长均可设计定制,波长调谐范围20nm以上;l 可自由空间输出或光纤耦合输出,适应不同应用需求。