Q-smart 850作為激光光源應(yīng)用于光聲成像領(lǐng)域的研究

去年，來自美國Duke University和Northwestern University的研究人員，光聲學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威雜志《Photoacoustics》上發(fā)表了題為《Theoretical and experimental study on the detection limit of the micro-ring resonator based ultrasound point detectors》文章，他們通過理論模型和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，定量研究了主要噪聲因素對(duì)信噪比和超聲檢測(cè)限的貢獻(xiàn)。這項(xiàng)工作可以為全面理解二者的貢獻(xiàn)提供指導(dǎo)，以優(yōu)化基于MRR(微環(huán)諧振器)的PACT系統(tǒng)中的信噪比和nLOD(歸一化檢測(cè)限)，從而獲得更高的成像分辨率和對(duì)比度。

值得一提的是，他們的采用我們公司經(jīng)典產(chǎn)品Q-smart 850作為光聲成像激發(fā)源，波長為532 nm、脈沖重復(fù)頻率為10 Hz。這也不是第一次我們的產(chǎn)品用在光聲領(lǐng)域的研究，那什么是光聲成像，而為什么我們的產(chǎn)品又比較適合此類應(yīng)用呢?下面我們就一起來看一下。

光聲效應(yīng)最早是由貝爾報(bào)道，經(jīng)過多年軟硬件的發(fā)展，逐步被應(yīng)用。光聲成像(Photoacoustic imaging, PAI)是利用特定波長(或波長段)的短脈沖激光器照射生物組織，組織吸收超聲波引起熱彈性膨脹，形成超聲波，超聲波傳播并被探測(cè)器識(shí)別和檢測(cè)，最后再根據(jù)信息繪制圖像。近些年，光聲成像技術(shù)發(fā)展迅速，各種相關(guān)成像檢測(cè)技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)。當(dāng)前光聲成像方式主要可以分為光聲斷層成像(Photoacoustic tomography，PAT)，光聲顯微成像(Photoacoustic microscopy，PAM)和光聲內(nèi)窺成像(Photoacoustic Endoscopy，PAE)等。一套完整的光聲成像系統(tǒng)，主要包括光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)和圖像處理部分等，其中高性能的光學(xué)是成像的關(guān)鍵，而激光光源則是光學(xué)系統(tǒng)的核心。對(duì)于光源的選擇要考慮波長、能量、脈沖重復(fù)頻率、光斑、成本等。

目前在光聲成像中使用最普遍的是脈沖Nd:YAG激光器，基頻波長1064nm，可通過倍頻產(chǎn)生532nm的光。本文開頭提到的文章里采用的Q-smart 850就是此類型的激光光源。Q-smart 850 是我司燈泵脈沖 Nd:YAG 激光器的旗艦款。重頻10Hz，1064nm單脈沖能量可達(dá)850mJ，532nm可達(dá)430mJ。絕妙的模塊化設(shè)計(jì)，和卓越的光束幾何學(xué)，讓這款激光器能夠?yàn)橛脩籼峁└佑押玫墓δ堋４送?，該激光器的倍頻模塊支持自動(dòng)相位匹配，可以更加便捷的從1064nm切換到532nm。

考慮到一些對(duì)于高采樣率的使用場(chǎng)景，我們也有高重頻的二極管泵浦Nd:YAG激光器——Merion MW 系列。該系列激光器重頻可達(dá)200Hz，能量可達(dá)650mJ@1064nm。和Q-smart 850一樣，該激光器也支持自動(dòng)相位匹配，達(dá)到532nm非常方便。此外，二極管泵浦也有更高的使用壽命，可達(dá)20億次。

除了Nd:YAG激光器之外，波長可調(diào)諧脈沖OPO激光器也在光聲成像領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。它能夠產(chǎn)生從紫外到遠(yuǎn)紅外的寬光譜波長可調(diào)諧激光，可以方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)特定組織的照射而得到對(duì)應(yīng)的圖像。Lumibird有多款OPO激光器，有緊湊型的Peacock及Peacock XT系列，還有PrimoScan系列，作為完全集成的中、寬波段OPO，可調(diào)諧范圍大，可從190nm到2750nm。它具備超低發(fā)散角運(yùn)行模式，并且在紫外波長范圍具有很高的轉(zhuǎn)換效率。該系統(tǒng)波長調(diào)節(jié)全部為電調(diào)，并且通過電腦可以對(duì)每一發(fā)激光輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。