多光子显微镜成像技术之三十七 小型化多光子显微镜核心器件
多光子显微镜已经在神经科学研究以及医学在体无标记成像上广泛应用，为了实现小型化的多光子显微镜，可以将大体量器件和自由空间光路用光纤来替代，有图1中所示的两种实现方式[1]。在图1(a)中，飞秒脉冲由单模光纤(SMF)或空芯光子带隙光纤(PBF)来传输，多光子显微镜信号光由大芯径、高NA的多模光纤（或者光纤束）收集。这种双光纤配置体积较大，多光子内窥镜一般会使用单根光纤（例如双包层光子晶体光纤）来传输激发光和收集信号光，如图1(b)所示。
图1 双光纤和单光纤传输方式示意图 [1]
小型化多光子显微镜一般采用光纤扫描或者MEMs镜扫描。光纤扫描包括近端和远端扫描，近端扫描利用Galvo镜与光纤束一起实现，如图2(a)所示。这种扫描方案的优点是空间上分离比较远，探头的大小与扫描元件大小无关。图2(b)中的光纤尖端扫描是常见的远端扫描方式。一般会使用压电驱动器来驱动光纤尾端的机械共振振动实现扫描，其优势在于低成本、低功耗以及高分辨率。如图2(c)所示的MEMs扫描技术，将驱动器与微光学元件组合在一起，体积小、功耗低，扫描速度相对较高而且易于集成。
图2 小型化横向扫描方式示意图[1]
图3 MEMs微型透镜[1]
参考文献：
[1] Yu, X.; Zhou, L.; Qi, T.Zhao, H.; Xie, H. MEMS Enabled Miniature TWo-Photon Microscopy for Biomedical Imaging.Micromachines 2023, 14, 470.
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