過(guò)去十年間，基于熒光技術(shù)的生命科學(xué)研究因新型成像方法的出現(xiàn)而顯著變革，從笨重的氣體激光源逐步轉(zhuǎn)向體積更小、壽命更長(zhǎng)、維護(hù)需求更低的固態(tài)激光器。

微生物學(xué)研究的重要工具之一是通過(guò)熒光顯微鏡實(shí)現(xiàn)高分辨率活細(xì)胞成像。在該技術(shù)中，熒光分子在受到特定波長(zhǎng)光激發(fā)后，發(fā)射出能量較低的光，即波長(zhǎng)大于激發(fā)光的光。科學(xué)家利用這一物理效應(yīng)，研究生物過(guò)程中日益精細(xì)的結(jié)構(gòu)。對(duì)分辨率提升的追求不僅推動(dòng)了特殊顯微鏡的研發(fā)，也促使對(duì)合適光源的探索，其中不同波長(zhǎng)的激光器尤為關(guān)鍵。精確選擇適合的激光器有助于提升時(shí)間分辨率與空間分辨率。現(xiàn)代熒光顯微鏡已離不開激光光源。

緊湊、可靠的固態(tài)激光器的發(fā)展，是高分辨率熒光顯微技術(shù)商業(yè)化并拓展至新興應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵推動(dòng)因素，與之相伴的還有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)與先進(jìn)相機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)步。雖然部分顯微應(yīng)用可以利用LED和超連續(xù)白光光源的進(jìn)展，但共聚焦顯微鏡等高分辨率、高通量技術(shù)仍依賴于激光的高亮度和波長(zhǎng)精度。

現(xiàn)代熒光顯微鏡涵蓋多種技術(shù)手段，包括標(biāo)準(zhǔn)激光掃描共聚焦顯微鏡、全內(nèi)反射熒光顯微鏡、旋轉(zhuǎn)盤共聚焦顯微鏡、光片顯微鏡，以及通過(guò)空間調(diào)制熒光信號(hào)實(shí)現(xiàn)超分辨成像的各種方法。這些技術(shù)對(duì)激發(fā)光源提出了多維度的要求，涉及波長(zhǎng)、功率、功率調(diào)制、光束質(zhì)量和光譜特性。多數(shù)技術(shù)的共同需求是多色成像，因此需要多個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)以匹配日益增多的熒光基團(tuán)種類。

大多數(shù)具備多色激發(fā)能力的顯微鏡系統(tǒng)采用多個(gè)獨(dú)立激光器，通過(guò)光學(xué)元件合束后耦合至一個(gè)或多個(gè)輸出光束或光纖中。這種激光合束器在波長(zhǎng)數(shù)量、功率水平以及快速與慢速調(diào)制方面均具有高度靈活性。對(duì)于靈活性要求不高的系統(tǒng)，多線激光器則提供了一種預(yù)校準(zhǔn)、易操作、免維護(hù)的替代方案。

單線與多線激光器在熒光顯微鏡中的應(yīng)用

Cobolt單線和多線激光器可適用于熒光顯微鏡應(yīng)用。06-01系列激光二極管的快速調(diào)制能力使其適用于各類共聚焦系統(tǒng)，包括激光掃描共聚焦顯微鏡、旋轉(zhuǎn)盤共聚焦顯微鏡和全內(nèi)反射熒光顯微鏡。其良好的開關(guān)調(diào)制性能，包括真關(guān)斷能力，使其在光激活、光轉(zhuǎn)換、光遺傳學(xué)、激光操控、FRET、FRAP等應(yīng)用中具備優(yōu)勢(shì)。此外，該系列激光器波長(zhǎng)覆蓋范圍廣、功率高，也適用于STORM、PALM和STED等超分辨顯微技術(shù)。

Cobolt激光器可集成至C-FLEX激光合束平臺(tái)，單臺(tái)合束器可容納多達(dá)8個(gè)激光器，具有較高的靈活性和便捷性。C-WAVE可調(diào)諧激光器在可見光至近紅外波段具有寬調(diào)諧范圍，可支持更多種類的熒光基團(tuán)。Cobolt Skyra是一款緊湊型預(yù)校準(zhǔn)多線激光器，省去了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)和維護(hù)需求，有助于降低制造成本并實(shí)現(xiàn)更緊湊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可配置為氬離子激光器的緊湊型固態(tài)替代方案。

近年來(lái)，激光成像方法不斷嘗試將不同技術(shù)相結(jié)合，例如共聚焦激光掃描顯微鏡與拉曼光譜聯(lián)用。Cobolt 04/05和08-01系列激光器線寬窄、光譜純度好，適用于拉曼光譜應(yīng)用。C-FLEX激光合束器可將06-01系列即插即用二極管激光器與04/05和08-01系列窄線寬激光器整合于同一平臺(tái)，為生命科學(xué)應(yīng)用提供靈活的配置方案。

產(chǎn)品系列概述

Cobolt 06-01系列為即插即用調(diào)制連續(xù)波激光器，波長(zhǎng)375–1060 nm，功率40–400 mW，適用于顯微鏡、流式細(xì)胞術(shù)和光遺傳學(xué)。Cobolt Skyra為多線激光器平臺(tái)，波長(zhǎng)405–685 nm，功率50 mW和100 mW，適用于顯微鏡和流式細(xì)胞術(shù)。C-FLEX為緊湊型激光合束器，波長(zhǎng)375–1064 nm，功率50–1000 mW，適用于顯微鏡、拉曼光譜和全息術(shù)。Cobolt Rogue系列為高功率連續(xù)波二極管泵浦激光器，波長(zhǎng)640 nm，功率1 W，適用于超分辨顯微鏡。VALO飛秒系列為超短脈沖飛秒光纖激光器，脈沖低至30 fs，功率可達(dá)3 W，適用于多光子顯微鏡、雙光子聚合和光遺傳學(xué)。Cobolt 04-01系列為單頻連續(xù)波二極管泵浦激光器，波長(zhǎng)457–1064 nm，功率25–400 mW，適用于拉曼光譜、顯微鏡、激光多普勒測(cè)速和動(dòng)態(tài)光散射。Cobolt 05-01系列為高功率單頻連續(xù)波二極管泵浦激光器，波長(zhǎng)320–1064 nm，功率10 mW–3 W，適用于全息術(shù)、拉曼光譜、顯微鏡、流式細(xì)胞術(shù)和科研。

主要參考文獻(xiàn)

該領(lǐng)域相關(guān)研究發(fā)表于Nature Communications、eLife、SPIE等學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議，涵蓋ROCS顯微鏡、STORM超分辨成像、多線激光器設(shè)計(jì)、光片顯微鏡、FRET單分子檢測(cè)等方向。