在生物医学成像领域，双光子显微成像(Two-Photon Microscopy, TPM)因其对深层组织的强成像能力、高分辨率和低光毒性，已成为神经科学、免疫学和肿瘤科学研究的重要工具。而飞秒激光器，尤其是950nm波长的飞秒激光，因其独特的优势，成为双光子成像的理想光源。本文将深入探讨950nm飞秒激光器在双光子成像中的应用及其技术优势。

双光子成像的基本原理

双光子成像是一种非线性光学成像技术，其核心原理是双光子激发荧光（Two-Photon Excitation Fluorescence, TPEF）。与传统单光子荧光成像不同，TPEF需要荧光分子同时吸收两个长波长（低能量）光子，达到激发态并发射荧光。由于双光子吸收的概率与光强的平方成正比，因此只有激光焦点处的高强度区域才能产生有效荧光信号，从而实现光学层析成像，减少背景噪声。

Rainbow 950 HP 关键参数：

激发波长：通常在950 nm-980 nm（近红外波段），以降低组织散射和吸收。

脉冲宽度：<200 fs，窄脉宽设计可以有效提高峰值功率，提高双光子激发效率。

平均功率：>300 mW，可有效避免光损伤，同时保证足够的信号强度。

重复频率：80 MHz，既能提供高峰值功率确保有效激发，又不会因单脉冲能量过高而带来明显的非线性副作用或光损伤。

为什么选择Rainbow 950 HP飞秒激光器？

在双光子成像中，激发波长的选择至关重要。950nm飞秒激光器在多个方面表现出显著优势：

（1）深层组织穿透能力

生物组织对近红外光（700-1100nm）的吸收和散射较低，而950nm波长处于“光学窗口”的黄金区间，可穿透更深的区域（可达1mm以上），适用于大脑、皮肤、肿瘤等厚样本成像。

（2）广泛的荧光团兼容性

许多常用荧光染料（如GFP、RFP）和钙离子探针（如GCaMP）在950nm附近具有较高的双光子吸收截面，使得950nm激光器能高效激发多种荧光标记物。

（3）降低光毒性和光漂白

相比短波长激光（如800nm），950nm光子能量更低，减少单光子激发导致的非特异性光损伤，同时飞秒脉冲的瞬时高峰值功率可降低平均功率需求，进一步保护活体样本。

（4）减少自发荧光干扰

生物组织在紫外-可见光范围有较强的自发荧光，而950nm激发可有效避免这一干扰，提高信噪比（SNR）。

基于诺派激光Rainbow 950 HP的测试效果

Rainbow 950 HP飞秒激光器的核心优势

与普通钛宝石可调谐激光器（如700-1000nm）相比，固定波长950nm飞秒激光器在以下方面更具竞争力：

（1）更高的稳定性和可靠性

可调谐激光器需要复杂的波长校准，而固定波长950nm激光器结构更简单，输出更稳定，适合长期实验。

（2）紧凑型设计，易于集成

Rainbow 950 HP系列飞秒激光器体积小、免维护，可轻松整合到商用或自研双光子显微镜系统中。

（3）成本效益

相比宽调谐范围的钛宝石激光器，Rainbow 950 HP系列飞秒激光器价格比主流宽调谐钛宝石飞秒激光器的一半还要略低，具有优越的性价比。

典型应用案例

（1）神经科学研究

活体大脑成像：950nm飞秒激光可穿透小鼠颅骨，实现皮层及海马区神经元钙信号的长时程观测。

轴突和树突动态追踪：结合GCaMP探针，研究突触可塑性。

小鼠大脑皮层神经元钙离子信号的测试

（2）肿瘤微环境研究

肿瘤血管成像：利用950nm激发荧光蛋白标记的血管内皮细胞，观察肿瘤血管生成及药物响应。

免疫细胞迁移：追踪T细胞在肿瘤组织中的动态行为。

（3）皮肤与眼科成像

皮肤胶原纤维观测：通过二次谐波成像（SHG）结合双光子荧光，无创检测皮肤老化或病变。

视网膜神经元活动记录：适用于青光眼、视网膜退行性疾病研究。

结语

Rainbow 950 HP飞秒激光器凭借其深层穿透、低光毒性、高稳定性和广泛兼容性，已成为双光子成像的核心光源。无论是神经科学、肿瘤学还是临床前研究，它都能提供卓越的成像性能。随着技术的进步，Rainbow 950 HP飞秒激光器将继续推动生物医学成像的边界，帮助科学家揭示更多生命奥秘。