白皮书
双光子显微成像天博体育app调制解决方案
综述<
自从双光子天博体育app扫描荧光显微镜方面的开创性著作（登克等人 | 1990年）于1990年发表以来，该技术已经从天博体育app技术的巨变中受益。
一体式可调谐钛宝石天博体育app器在2001年左右开始了这一趋势。几年后，天博体育app器中增加了自动色散控制功能，以优化显微镜样品平面的脉冲持续时间。钛宝石天博体育app器上限的波长下可激发的探测脉冲变得更加成熟和高效| 2010年之后，天博体育app器公司转向了光学参量振荡器来满足对多颜色维度、更深成像和更少光损伤的需求。
在本文中，我们将讨论这一演变的下一阶段，即快速功率调制在天博体育app系统中的集成，并讨论这个阶段将如何实现更快的设置时间、最高的性能和更低的拥有成本。
“ 在天博体育app系统中集成快速功率调制可缩短设置时间、提高性能并降低拥有成本。”
双光子显微成像中的天博体育app功率控制要求
在最简单的显微镜中，可以通过添加相位延迟波片和偏振分析仪来实现对天博体育app育app育app育app育app育app育app育app育app育app功率的连续控制。，天博体育app育app育app育app育app育app育app育app育app育app功率透过分析仪的透射率通常可以从，天博体育app育app育app育app育app育app育app育app育app育app功率透过分析仪的透射率通常可以从0.2％透射率变为99％左右。，通过电动旋转波片，该过程可以自动改变显微镜中成像平面的功率，以均衡不同深度帧处的聚焦积分通量。
不过，大多数现代天博体育app扫描双光子显微镜都需要更快的调制速度。，对于仅应在单个方向上进行数据采集的光栅天博体育app扫描应用
电光天博体育app
电光天博体育app器（eom）利用普克尔斯效应
可以在纵向激发几何结构中配置普克尔斯盒，以适应具有相对较短晶体的较大光束。，以适应具有相对较短晶体的较大光束。，典型的½波电压（即偏振旋转90度所需的电压）6 kV，这在2p天博体育app镜的速度和占空比下难以实现。，大多数成像配置采用横向电场几何结构
必须注意通过晶体校准和偏移（偏置）（）电压调整来优化脉冲对比度（最小与最大发射天博体育app的比率）以获得优异的图像对比度。
图1:横向普克尔斯盒操作的简化表示。
普克尔斯盒由于设计比较简单，在双光子显微成像中得到了广泛应用，尤其适用于常见的天博体育app波长，用户自己搭建的双光子系统。
例如，磷酸二氘钾（kd*p）普克尔盒可为1100nm的的，并提供适中的天博体育app功率。，并提供适中的天博体育app功率。，kd*p具有很低的群速度色散特性，从而显着减小群延迟色散，从而显着减小群延迟色散（gdd）。（gdd）。），kd*p*p普克尔斯盒是一种很好的选择。
图2：天博体育app显微镜上的典型普克尔斯盒部署。eom位于用户右下方。位于用户右下方。英国牛津大学 packer实验室提供照片。
声光天博体育app
声光天博体育app器（AOM）包含一个透明晶体或玻璃
可实现的上升/下降时间与声波穿过天博体育app束所需的时间成正比
辨别力和对比率由第零个和第一个衍射极之间的分离角（θ）S）以及到关注的工作平面的距离进行定义。
“约680-1300 nm波长且功率超过2w的一体式宽可调谐天博体育app器的出现，需要为天博体育app调制的性能和集成工作实施一种新的机制。”
天博体育app显微成像中最常用的aom材料是二氧化碲（teo2）30 dbm左右的适中rf
TEO2aom通常配置在布拉格相互作用区中，该区天博体育app优异的一阶衍射效率，并彻底湮灭高阶。
为可调谐天博体育app器部署aoM需要细致的光学和控制电子学设计。（θS）取决于rf 驱动频率（即光栅周期）
宽可调谐天博体育app器的调制
约680-1300nm波长且功率超过2w的一体式宽可调谐天博体育app器的出现
通常使用的kd*p普克尔斯盒在高天博体育app下会显示热晕效应
如前所述，尽管具有潜在的成本和性能优势
2017年，相干天博体育app意识到，将，将
自动免持包装中的变色龙发现NX上提供的全功率控制可在660nm至1320nm的整个全倍频程调谐范围内提供高对比度（> 1000：1）和高速（上升时间 <1μs）天博体育app。
图3：变色龙发现NX TPC
rf频率和功率校准与调整的所有繁琐要求都已在天博体育app器内部进行编程，因此用户或显微镜集成商只需提供所需的设定波长和功率级即可。
由于aoM的成本效益很高
可以通过串行/USB命令或快速模拟控制输入，方便地进行控制。
图4：可以使用提供的gui直接更改输出天博体育app，
或者用户可以为逆程消隐和快速抖动控制天博体育app
额外的快速模拟输入。
未来趋势
随着天博体育app成像技术应用范围向oem和临床前应用的进一步拓展，人们对经济高效的单波长飞秒光源的需求日益增长。Axon系列紧凑型超快光源完全满足了这些要求。
从产品概念设计阶段开始，tpc a axon设计中，以简化向新天博体育app镜设计和应用中的部署。，这带来了终极集成便利性。
在尖端神经科学研究中相干天博体育app摩纳哥这样的高功率光纤天博体育app器可提供此类应用所需的灵活性。由此产生的高平均功率、高能量天博体育app要求以及在亚毫秒时间尺度上切换刺天博体育app束的需求为现有的普克尔斯盒技术带来了具体挑战。，AOM技术已完全集成到摩纳哥中，以实现精致的脉冲控制、简化的显微镜设计并提高成像系统的可靠性。
图5:发现tpc 支持的高对比度、快速帧速率钙成像示例。1100nm天博体育app激发下表达rcamp1.07 的神经元（红色）和在940nm天博体育app激发下表达gcamp6s 的星形胶质细胞（绿色（gcamp6s 的星形胶质细胞（绿色）
图6：所有轴突天博体育app器都以共同的外形尺寸提供tpc功能选件。
图7:Chameleon Discovery NX TPC与轴920 TPC联合使用。tpc可简化天博体育app布局并节省宝贵的载台空间。neil Merovitch