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看聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）如何增強共聚焦顯微鏡的多功能性

聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）可以為共聚焦顯微鏡提供更加清晰的圖像、逐像素波長的靈敏性以及精確的控制,。Gooch & Housego（G&H）的生命科學(xué)部門副總裁Lars Sandstr?m探討了聲光可調(diào)諧濾波將來的技術(shù)發(fā)展,，以及如何進一步增強共聚焦顯微鏡在生命科學(xué)領(lǐng)域的多功能性,。

共聚焦顯微鏡，也稱為共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）,，在生命科學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用了數(shù)十年,。從眼科到神經(jīng)科學(xué)，共聚焦顯微鏡支持拯救生命相關(guān)的診斷,、治療和研究,。

如今，共聚焦顯微鏡的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用越來越依賴于聲光可調(diào)濾波器（AOTF）,。AOTF技術(shù)在精確控制,、靈敏性和速度方面均有提升，增強了共聚焦顯微鏡的多功能性,，從而進一步實現(xiàn)了科學(xué)創(chuàng)新,。隨著對更高圖像清晰度和靈活性的需求增加，AOTF解決方案可能會變得更加復(fù)雜,，并需要特定的綜合專業(yè)技術(shù)和功能,。

AOTF在共聚焦顯微鏡中的運用與優(yōu)勢

聲光（AO）器件在共聚焦顯微鏡中有很多運用。您可以在調(diào)制,、功率控制、激光切換,、激光耦合和分光中找到它們的身影,。對于單個掃描頭來說，例如徠卡顯微系統(tǒng)的STELLARIS 8,，聲光器件被廣泛運用于其中,。在它們之中，AOTF更是明星產(chǎn)品,，提供了多種優(yōu)勢,，包括：

徠卡STELLARIS 8 掃描頭

更清晰的圖像

檢查活體組織的一個挑戰(zhàn)是在標(biāo)本移動或著分子變化/損壞之前，足夠快速地獲取多光譜數(shù)據(jù),。AOTF的多功能性允許分析活細胞,，這意味著科學(xué)家們就可以完整而又準(zhǔn)確的監(jiān)測動態(tài)細胞過程，而這是基于 AOTF 系統(tǒng)所允許的快速光強與波長切換功能,。熒光漂白后恢復(fù)（FRAP）,、熒光漂白損失（FLIP）和用戶定義的小標(biāo)本區(qū)域（感興趣的ROI區(qū)域）等技術(shù)已經(jīng)取得了很大進展。

逐像素波長和功率控制

顯微鏡專家可以保持高掃描速率,，同時逐像素調(diào)整圖像,。通過為每個波長和激光分配不同的光強來實現(xiàn)不同信號電平的平衡。AOTF的一個用途是選擇特定的激發(fā)波長并設(shè)置白光激光器的功率,。此外AOTF還可以與激光多路復(fù)用技術(shù)相結(jié)合,。AOTF通過選擇系統(tǒng)中的激光源并控制其強度來控制波長和光強,。聲光效應(yīng)允許快速并精確地控制傳輸和波長選擇。這樣AOTF就可用作激發(fā)光的濾波器,，并且可以實現(xiàn)“動態(tài)"調(diào)整,。這與傳統(tǒng)的介質(zhì)帶通濾波器形成鮮明對比，任何調(diào)整都意味著需要購買新的濾波器,，并且顯微鏡中可以安裝的濾波器數(shù)量始終存在限制,。

環(huán)境穩(wěn)定性

共聚焦系統(tǒng)中的AOTF實現(xiàn)了對多條激光線路進行靈敏、快速的電子調(diào)諧和強度控制,，消除了由溫度或濕度變化引起的任何潛在頻率漂移,。而這些對于傳統(tǒng)濾波轉(zhuǎn)臺/輪的機械調(diào)諧方案很難實現(xiàn)。

AOTF技術(shù)與指標(biāo)

在AOTF中,，射頻驅(qū)動器輸出的頻率作用于壓電換能器（通常是鈮酸鋰）,，從而產(chǎn)生聲波并耦合到聲光材料中，如二氧化碲(TeO2),。這就產(chǎn)生了一個衍射光柵,，其中晶體的折射率隨驅(qū)動器提供頻率的變化而變化。當(dāng)相干光束穿過晶體時,，只有一窄帶的頻率滿足相位匹配條件,，并且以未衍射光束不同的角度離開晶體，而這便形成了衍射光斑,。晶體的幾何形狀對于獲得所需的性能至關(guān)重要,。

大多數(shù)聲光器件都是按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格制造的，G&H是一家行業(yè)內(nèi)領(lǐng)xian的專業(yè)公司,，提供廣泛的聲光可調(diào)諧濾波器,，覆蓋從紫外到中紅外的波長，帶寬小于1nm,。G&H的聲光可調(diào)諧系統(tǒng)包括電子控制,、可配置驅(qū)動器，以提高操作人員的靈活性和反饋穩(wěn)定系統(tǒng),。無論工作環(huán)境條件如何,，均可以保持波長的穩(wěn)定性。G&H還運用了一項獲得專li的旁瓣抑制技術(shù),，以提高頻譜純度,。

至關(guān)重要的是，G&H是唯yi一家自己生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)二氧化碲(TeO2)晶體的光學(xué)系統(tǒng)開發(fā)商,。這有助于保持一致性和可靠性,，從而產(chǎn)生更加一致和可重復(fù)的AOTF產(chǎn)品。這種在G&H的美國工廠(符合ITAR標(biāo)準(zhǔn))生長，拋光和制造晶體的能力確保了在行業(yè)內(nèi)領(lǐng)xian的地位,。

下一代共聚焦顯微鏡的驅(qū)動力

從OEM客戶和zui終用戶對共聚焦顯微鏡發(fā)展方向的反饋表明,，多功能性是一個關(guān)鍵的要求。對單一系統(tǒng)內(nèi)更大范圍可調(diào)諧波長的需求正在增長,，提供靈敏性,，以及更好的使用價值。G&H已經(jīng)可以提供單個濾波器可直接覆蓋400-2400 nm的范圍(而不是通常需要的三個濾波器),，并且在實現(xiàn)驅(qū)動的靈敏性方面更進一步,。

溫度效應(yīng)的管理是另一個需要進一步創(chuàng)新的領(lǐng)域。AOTF對溫度變化非常敏感,。為了克服這個問題,，G&H驅(qū)動器的設(shè)計基于一個可以保持溫度的芯片，并且通過一個反饋系統(tǒng)調(diào)整輸出以保持溫度恒定,，這個過程稱為波長鎖定,。該集成系統(tǒng)還包含晶體結(jié)構(gòu)、序列號等可訪問信息,。

為了zui大限度地發(fā)揮AOTF系統(tǒng)的潛力及其對用戶的好處,，G&H在顯微鏡系統(tǒng)制造商設(shè)計下一代顯微鏡之初就開始與他們合作。這種協(xié)作方法使制造商能夠提高他們的顯微鏡和超連續(xù)源的性能,。

總而言之,，經(jīng)驗已經(jīng)證明了采用漸進式而不是革命性的方法來實現(xiàn)AOTF和驅(qū)動系統(tǒng)制造和集成的優(yōu)勢。G&H將與顯微鏡行業(yè)攜手合作,，不斷改進AOTF技術(shù),，以跟上生命科學(xué)和生物光子學(xué)應(yīng)用的快速發(fā)展步伐。

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