自Spark Lasers公司推出ALCOR 920系列920nm飛秒光纖激光器以來(lái)，該系列產(chǎn)品就成為腦科學(xué)雙光子顯微成像系統主要使用的光纖飛秒激光器。憑借其高功率、窄脈寬、高穩定性、免維護等特性，ALCOR 920不僅成為傳統鈦藍寶石飛秒激光器的高性?xún)r(jià)比替代產(chǎn)品。

ALCOR 920采用了Spark Lasers最新的HPC®技術(shù)（High Pulse Contrast），功率有了進(jìn)一步提高，同時(shí)脈沖形狀也得到了優(yōu)化。與前一代產(chǎn)品相比，ALCOR 920-1的平均功率從之前的1W提高到了1.5W；ALCOR 920-2的平均功率從之前的2W提高到了2.5W。ALCOR 920-4仍提供高達4W的平均功率，是目前市面上920nm飛秒光纖激光器中輸出光功率很高的產(chǎn)品。

圖1 ALCOR系列產(chǎn)品主要參數列表

飛秒激光器作為雙光子顯微成像系統的核心部件之一，對系統成像效果是至關(guān)重要的。那么，如果想要得到好的成像效果，應該怎么辦呢？我們有方法：

1. 選擇高峰值功率的激光器

由于雙光子效應是與光子密度正相關(guān)的非線(xiàn)性效應，越高的峰值功率就意味著(zhù)越多的熒光分子能夠同時(shí)吸收兩個(gè)光子到達激發(fā)態(tài)，并在躍遷至基態(tài)的過(guò)程中發(fā)出熒光，也就是說(shuō)最終被探測器采集到的熒光信號也就越強，最終生成的圖像亮度和對比度也就越高。峰值功率的計算方式可以由下面的公式計算得出：

例如，標準款ALCOR 920-2的平均功率為2.5W，重復頻率為80MHz，脈沖寬度為100fs，那么ALCOR 920-2的峰值功率就高達312.5kW。

假如有一款飛秒激光器脈沖寬度只能做到150fs，平均功率和重復頻率卻能和ALCOR 920-2一樣，那么會(huì )有什么影響呢？我們通過(guò)計算可以得到，這款激光器的峰值功率僅有208kW，僅有ALCOR 920-2的66.6%，這也就意味著(zhù)相應的熒光強度也會(huì )有很大幅度的降低。同樣地，假如有另一款產(chǎn)品，脈沖寬度也能達到100fs，但是平均功率卻比較低，那么其峰值功率也是比較低的。

圖2 使用低脈沖質(zhì)量的激光器和Spark Lasers的高質(zhì)量脈沖激光器的最終圖像對比

2. 使用色散預補償得到優(yōu)化的脈沖寬度

然而，擁有一臺激光器只是搭建雙光子顯微成像系統的第一步。由于成像系統內部有很多光學(xué)元器件，如反射鏡、濾光片、光強調制器、空間光調制器、分光棱鏡、物鏡等等，而這些光學(xué)元器件中的大部分都會(huì )引入正色散，導致飛秒脈沖激光到達測量點(diǎn)處的過(guò)程中發(fā)生展寬，即脈沖寬度變寬。在上面的計算中我們可以看出，脈沖寬度變寬會(huì )導致激光峰值功率的下降，會(huì )在很大程度上降低熒光光強，以至于最終的圖像亮度和對比度會(huì )變差。

ALCOR 920系列在激光頭內部集成了色散預補償模塊，可以在激光發(fā)射時(shí)就帶有負色散，這些負色散可以在激光脈沖傳播過(guò)程中和光學(xué)器件引入的正色散相互抵消，從而使得在測量點(diǎn)處，脈沖寬度能保持比較窄。

標準款ALCOR帶有0～-60000fs2的大色散補償范圍，同時(shí)提供0～-90000fs2的超大色散補償范圍選配，可以滿(mǎn)足大部分雙光子顯微成像系統對色散補償要求，甚至是最復雜的系統。根據我們的經(jīng)驗，一般復雜程度的雙光子顯微成像系統對色散補償的要求在-30000fs2～-50000fs2。

3. 對功率進(jìn)行調制和精確控制

ALCOR 920可提供XSight選配模塊，即集成化內置AOM模塊，以滿(mǎn)足雙光子顯微成像系統對激光實(shí)現光強的開(kāi)/關(guān)調制或模擬調制來(lái)實(shí)現復雜的功能的需要。內置模塊可以在很大程度上節省光學(xué)平臺的空間以及在光路中調試外置調制器的時(shí)間精力，同時(shí)，該模塊能夠提供：
超高精度光強調節（分辨率高達0.1%）

高帶寬模擬調制（0～1MHz）

高速光開(kāi)關(guān)（上升/下降沿<200ns）

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