CN106532426A - 一种多光子成像信号的增强装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学成像技术领域，提供了一种多光子成像信号的增强装置，包括脉冲产生单元，用于产生预置重复频率和脉宽的泵浦脉冲入射至孤子产生单元；孤子产生单元，用于将入射的泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲并进行偏振复用处理，并产生孤子自频移现象得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，然后将两束高能量孤子入射至孤子滤波单元；孤子滤波单元，用于对入射的两束高能量孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***，以使所述激光扫描显微***根据所述激发信号进行多光子成像。通过本发明提供的增强装置，能够利用偏振复用技术提高孤子的重复频率从而提高多光子成像信号的信号水平。

Description

一种多光子成像信号的增强装置

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种多光子成像信号的增强装置。

背景技术

孤子自频移是基于脉冲内受激拉曼散射的非线性光学效应，是一种可以产生波长可调谐飞秒脉冲的有效方法。许多具有反常色散的光波导(主要是光纤)都可以用来产生孤子自频移，例如标准单模光纤、折射率引导光子晶体光纤、空芯光子带隙光纤、大模场光纤和大模场的光子晶体棒。主要基于光学材料固有色散特性的标准单模光纤(例如熔石英光纤和氟化物光纤)可以产生纳焦量级能量的孤子。折射率引导光子晶体光纤可以定制成任意的零色散波长，因此产生的孤子可以覆盖更宽的波段，但孤子能量仅能达到亚纳焦量级。空芯光子带隙光纤也可以定制成任意的零色散波长，产生的孤子能量可以高达微焦量级，但是接近通带边缘衰减显著增大，因此孤子波长调谐范围只有几十纳米。而大模场光纤和光子晶体棒兼具宽带波长调谐范围(几百纳米)和高孤子脉冲能量(超过100纳焦)的特点，但是受熔石英的材料色散限制其孤子的波长只能大于1.3微米。

多光子成像需要波长可调谐的飞秒激光脉冲作为激发光源，孤子自频移技术成为多光子成像的理想选择之一。利用光子晶体棒中的孤子自频移可以获得1700纳米波段高能量的孤子，采用该孤子光源作为激发光源，以及背景抑制的三光子显微成像技术，可以在活体小鼠脑部获得最大的成像深度，从而清晰地展现皮层下结构。在该技术演示以前，要做到这种深度的多光子成像需要采用高度侵入性的技术，比如移除组织上面的灰质或者往脑部***内窥镜的技术。

本申请人在实施本发明的过程中发现，目前为止，1700纳米波段的成像深度(大约在1.4毫米)主要是受深层组织中产生的信号水平所限制，因此如何更有效地增强信号水平是提高成像深度的关键。从激发光源的角度出发，目前主要采用以下两种技术：(1)采用更大纤芯尺寸的光子晶体棒开展孤子自频移。因为孤子能量跟有效模场面积成正比，纤芯尺寸越大，孤子能量就越高。双光子和三光子信号可以由公式S₂∝E²f/τ和S₃∝E³f/τ²得出，其中，E代表脉冲能量，f代表脉冲重复频率，τ代表脉宽。由此可以看出通过纤芯尺寸可以增强信号。(2)色散补偿，也就是把样品上孤子脉宽压缩到最小值。根据上述公式可知信号水平也会因此而提高。

提高纤芯尺寸以获得更大孤子能量这一技术最终会受到损伤阈值的限制。高峰值光强造成的体损伤效应和超过熔石英光纤自聚焦临界阈值(约为4兆瓦)而产生的自聚焦效应都有可能会对光子晶体棒或光纤造成损害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种多光子成像信号的增强装置，旨在提供提高多光子成像信号的信号水平。

本发明是这样实现的，一种多光子成像信号的增强装置，包括脉冲产生单元、孤子产生单元和孤子滤波单元：

所述脉冲产生单元，用于产生预置重复频率和脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至所述孤子产生单元；

所述孤子产生单元，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲后进行偏振复用处理，并根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元；

所述孤子滤波单元，用于对入射的两束高能量孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将处理后的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***，以使所述激光扫描显微***根据所述激发信号进行多光子成像。

进一步地，所述脉冲产生单元包括1550纳米光纤激光器和第一银镜；

所述1550纳米光纤激光器，用于产生1兆赫兹重复频率和500飞秒脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至所述第一银镜；

所述第一银镜将入射的泵浦脉冲反射入所述孤子产生单元。

进一步地，所述孤子产生单元包括脉冲调整模块和孤子产生模块；

所述脉冲调整模块，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲并进行偏振复用处理，然后将处理后的泵浦脉冲入射至所述孤子产生模块；

所述孤子产生模块，用于根据入射的所述处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元。

进一步地，所述脉冲调整模块包括第一半波片、第二银镜、第三银镜、第四银镜、第一偏振分束立方体、第二偏振分束立方体和第一透镜；

所述第一半波片用于调整入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至所述第二银镜；

所述第二银镜用于将入射的偏振态调整后的泵浦脉冲反射入所述第一偏振分束立方体；

所述第一偏振分束立方体将入射的泵浦脉冲分成第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲，并将所述第二泵浦子脉冲入射至所述第二偏振分束立方体；

所述第一泵浦子脉冲分别经所述第三银镜和第四银镜进行光路调整后，与所述第二泵浦子脉冲垂直入射至所述第二偏振分束立方体；

所述第二偏振分束立方体用于将入射的第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲进行合束，产生共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲，并将所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲入射至所述第一透镜；

所述第一透镜用于对入射的所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至所述孤子产生模块。

进一步地，所述孤子产生模块为纤芯直径为100微米的非保偏光子晶体棒。

进一步地，所述孤子产生单元还包括光路调整模块和孤子发生模块；

所述光路调整模块，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲，并将偏振态调整后的泵浦脉冲入射至所述孤子发生模块；

所述孤子发生模块，用于对入射的偏振态调整后的泵浦脉冲进行偏振复用处理，然后根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元。

进一步地，所述光路调整模块包括第二半波片、第五银镜和第二透镜；

所述第二半波片用于调整由所述脉冲产生单元入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至所述第五银镜；

所述第五银镜用于将入射的偏振态调整后的泵浦脉冲反射入所述第二透镜；

所述第二透镜用于对入射的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至所述孤子发生模块。

进一步地，所述孤子发生模块为纤芯直径为40微米的保偏大模场光纤。

进一步地，所述孤子滤波单元包括第三透镜和滤光片；

所述第三透镜，用于将入射的发散的两束孤子脉冲进行准直，使得所述两束孤子平行入射至所述滤光片；

所述滤光片，用于对所述平行的孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将滤波处理后得到的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***。

进一步地，所述滤光片为长波通滤光片。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明实施例通过产生预置重复频率和脉宽的泵浦脉冲，并对该泵浦脉冲进行偏振态调整，将进行偏振态调整后的泵浦脉冲进行偏振复用处理，并因为孤子自频移现象得到相同波长、且正交偏振的两束孤子，对得到的两束孤子进行滤波处理，将处理后的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***，使激光扫描显微***根据所述激发信号进行多光子成像。通过本发明实施例提供的增强装置，能够利用偏振复用技术增加孤子的重复频率从而提高多光子成像信号的信号水平。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种多光子成像信号的增强装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施例提供的一种多光子成像信号的增强装置的详细结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供的非保偏光子晶体棒中水平偏振态和竖直偏振态孤子的测量光谱和干涉自相关迹；

图4是本发明第二实施例提供的在非保偏光子晶体棒中的三光子荧光成像图；

图5是本发明第三实施例提供的一种多光子成像信号的增强装置的详细结构示意图；

图6为本发明第三实施例提供的保偏大模场光纤中水平偏振态和竖直偏振态孤子的测量光谱和干涉自相关迹；

图7是本发明第三实施例提供的在保偏大模场光纤中的双光子荧光成像图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的申请人在实施例本发明的过程中发现，提高纤芯尺寸以获得更大孤子能量这一技术最终会受到损伤阈值的限制，一旦孤子最大能量被损伤阈值所限定，孤子脉宽也由于色散补偿而达到了最小值，想要增强多光子成像信号，唯一可控的激光参数就是重复频率，因为多光子成像信号正比于重复频率，所以重复频率的增加也可以有效提高多光子信号的信号水平，基于此，本发明提供了如图1所示的一种多光子成像信号的增强装置，包括脉冲产生单元1、孤子产生单元2、和孤子滤波单元3：

脉冲产生单元1，用于产生预置重复频率和脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至孤子产生单元2；

孤子产生单元2，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲并进行偏振复用处理，并根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元3。

孤子滤波单元3，用于对入射的两束高能量孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将处理后的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***，以使所述激光扫描显微***根据所述激发信号进行多光子成像。

通过本发明实施例提供的增强装置，能够利用偏振复用技术增加孤子重复频率从而提高多光子成像信号的信号水平。在本实施例中，增强装置利用偏振复用技术，把两束正交偏振的脉冲在空间上合在一起(但是时间上由于延迟所以是分开的)，所以相对于一束脉冲来说重复频率变成了两倍，而正交偏振的两束脉冲因孤子自频移产生两束正交偏振的孤子，在空间上是合在一起的。

在第一实施例的基础上，本发明提供图2所示的第二实施例，其中：脉冲产生单元1包括1550纳米光纤激光器Fiber Laser和第一银镜M1；1550纳米光纤激光器Fiber Laser，用于产生1兆赫兹重复频率和500飞秒脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至第一银镜M1，所述泵浦脉冲为1550纳米线偏振泵浦脉冲；第一银镜M1将入射的泵浦脉冲进行反射后，入射至孤子产生单元2。

孤子产生单元2包括脉冲调整模块21和孤子产生模块22；

脉冲调整模块21，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲并进行偏振复用处理，然后将处理后的泵浦脉冲入射至孤子产生模块22；

孤子产生模块22，用于根据入射的所述处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至孤子滤波单元3。

脉冲调整模块21包括第一半波片HWP1、第二银镜M2、第三银镜M3、第四银镜M4、第一偏振分束立方体PBS1、第二偏振分束立方体PBS2和第一透镜L1；

第一半波片HWP1用于调整入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至第二银镜M2；偏振态调整后的泵浦脉冲经第二银镜M2反射后，入射至第一偏振分束立方体PBS1；第一偏振分束立体方PBS1将入射的泵浦脉冲分成第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲，并将该第二泵浦子脉冲入射至第二偏振分束立方体PBS2；该第一泵浦子脉冲分别经第三银镜M3和第四银镜M4进行光路调整后，与该第二泵浦子脉冲垂直入射至第二偏振分束立方体PBS2；第二偏振分束立方体PBS2用于将入射的第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲进行合束，产生共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲，并将所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲入射至第一透镜L1；第一透镜L1用于对入射的所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至孤子产生模块22。

在具体应用中，孤子产生模块22为纤芯直径为100微米的非保偏光子晶体棒PCrod，该非保偏光子晶体棒PC rod，用于根据入射的所述处理后的泵浦脉冲发生孤子自频移现象，产生两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元3。

孤子滤波单元3包括第三透镜L3和滤光片LPF；第三透镜L3，用于将入射的发散的两束孤子进行准直，使得所述两束孤子平行入射至滤光片LPF；滤光片LPF，用于对所述平行的孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将滤波处理后得到的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***LSM。具体地，滤光片LPF为长波通滤光片。

为了提高多光子成像的信号水平，本实施例中提供一种利用偏振复用技术来增加孤子脉冲重复频率的增强装置。偏振复用技术一般是用来在保偏光纤中产生双色光孤子，其物理原理是：输入的线偏振泵浦脉冲光会被分成两束正交偏振的泵浦脉冲光，并以不同的速度分别沿着光纤的两条主轴传播。这两束泵浦脉冲光都会由于孤子自频移现象而产生孤子。调整输入线偏振泵浦脉冲光的偏振态可以不断地调节两束正交偏振孤子的波长间隔。在本实施例中，在包括没有偏振结构的非保偏光子晶体棒的增强装置中应用了偏振复用技术，同样能够产生了相同波长，正交偏振的高能量孤子。在此基础上，本实施例将偏振复用技术应用到了三光子和双光子成像。经过实验结果表明，由偏振合束光激发得到的最终信号水平等于两束正交偏振孤子分别激发得到的信号之和。由此看出，在多光子成像中，偏振复用技术能够提高信号水平。

在本实施例中，采用了1兆赫兹重复频率和500飞秒脉宽的1550纳米光纤激光器(FLCPA-02CSZU,Calmar)作为泵浦光源，其产生1兆赫兹重复频率和500飞秒脉宽的泵浦脉冲，该泵浦脉冲为1550纳米线偏振泵浦脉冲。第一半波片HWP是用来改变1550纳米线偏振泵浦脉冲的偏振态的，并以此来调整沿两个正交偏振方向的能量配比。其中所采用的非保偏光子晶体棒的纤芯直径为100微米，长度为44厘米(SC-1500/100-Si-ROD,NKT Photonics)。这种非保偏光子晶体棒是没有保偏结构的，但即便经过1米传输长度激光的偏振态也可以维持不变。两个偏振分束立方体用来产生共线传输的1550纳米正交偏振泵浦脉冲。该1550纳米正交偏振泵浦脉冲经过在非保偏光子晶体棒中产生孤子自频移，再经过长波通滤光片之后得到了本实施例所需要的孤子。本实施例还采用了光谱仪(OSA203B)和为本实施例搭建的干涉自相关仪来测量光谱和脉宽。最后经过光谱仪和干涉自相关仪后的孤子在激光扫描显微***(LSM)中进行多光子成像。

在本实施例中，首先在非保偏光子晶体棒中应用了偏振复用技术。图3展示的是滤波后水平偏振态孤子(图三中的a)和竖直偏振态孤子(图3中的b)的光谱和干涉自相关迹。在最大泵浦能量条件下，两个孤子都移动到了1620纳米波长处，孤子能量分别为73纳焦和75纳焦。图3中的c和d分别展示的水平偏振态和竖直偏振态孤子的干涉自相关迹，由此可以获得脉宽。假定孤子是双曲正割模型，经过解卷积计算后，测量得到的脉宽分别为73飞秒和70飞秒。

偏振复用技术的一个主要优点是两个孤子是共线传播的，这对于多光子成像来说具有很大的好处，因为两束激发光的空间重合对多光子成像至关重要。在本实施中，对被Texas-red染料标记的活体小鼠血管进行三光子荧光成像，以此来证明偏振复用技术的信号增强作用。为了量化这种信号增强，对比了在同一血管区域内的平均三光子荧光信号强度，如图4的标记区域所示，图4中色度条表明了信号水平，标尺为50微米。水平偏振态和竖直偏振态孤子由于具有相似的能量和脉宽，所以产生的信号值也近似相等，分别为28390和27970。当两个孤子同时入射到样品上进行三光子荧光激发时，信号值为56980，基本等于两个孤子分别激发时的信号值之和。因此，非保偏光子晶体棒中的偏振复用技术可以有效地提高多光子成像信号。另外需要说明的是，在非保偏光子晶体棒前面，由两个1550纳米偏振分束立方体和两个银镜组成的偏振复用***的透过率高达94％。

实际应用上，还存在保偏光子晶体棒。在这种大模场光波导中的偏振复用技术更容易去实现。为了模仿这种保偏光子晶体棒，本发明还提供了如图5所示的另外一个实施例，脉冲产生单元1和孤子滤波单元3的具体结构与上述提供的第二实施例相同，只是在孤子产生单元2的具体结构不一样，其中：

孤子产生单元2还包括光路调整模块23和孤子发生模块24；

光路调整模块23，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲，并将偏振态调整后的泵浦脉冲入射至孤子发生模块24；

孤子发生模块24，用于对入射的偏振态调整后的泵浦脉冲进行偏振复用处理，然后根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至孤子滤波单元3。

光路调整模块23包括第二半波片HWP2、第五银镜M5和第二透镜L2；第二半波片HWP2用于调整入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至第五银镜M5；偏振态调整后的泵浦脉冲经第五银镜M5反射后，入射至第二透镜L2；第二透镜L2用于对入射的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至孤子发生模块24。

孤子发生模块24为保偏大模场光纤LMA Fiber；保偏大模场光纤LMA Fiber，用于对入射的偏振态调整后的泵浦脉冲进行偏振复用处理，然后根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，产生两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元3。

图5中，采用了纤芯直径为40微米的保偏大模场光纤LMA Fiber。在本实施例提供的增强装置中，只需要在保偏大模场光纤LMA Fiber前加一个半波片HWP2即可，所产生的正交偏振孤子将分别沿着保偏大模场光纤LMA Fiber的两个主轴传播。与非保偏光子晶体棒相比，由保偏大模场光纤产生，经过滤波后的孤子会具有更明显的调制光谱(图6中a和b)，以及干涉自相关迹(图6中的c和d)。本实施例中两个泵浦脉冲或孤子在传输过程中发生了交叉相位调制，而这跟在非保偏光子晶体棒中的情况不同，在非保偏光子晶体棒中因为偏振分束立方体引入了光学延迟，所以两束正交偏振泵浦脉冲在时间上完全分离。滤波后的水平偏振和竖直偏振孤子的能量分别为17.1纳焦和19.6纳焦。经过解卷积计算后，水平偏振孤子和竖直偏振孤子的测量脉宽分别为71飞秒和74飞秒。

同样的，本实施例在保偏大模场光纤中运用了偏振复用技术，开展多光子成像对比来证明该技术对信号增强的作用。本实施例对小鼠尾腱的双光子荧光信号进行对比，并以此证明该技术对不同成像模态的适用性。水平偏振孤子激发光(图7a)和竖直偏振孤子激发光(图7b)产生的信号值分别为22340和27070，图7中，色度条表明了信号水平，标尺为50微米。而由两个孤子同时激发得到的信号值则增强到了51600。这表明，偏振复用技术同样可以增强采用了保偏大模场光纤的多光子成像信号的信号水平。

为了提高多光子成像信号的信号水平，本发明提供了上述实施例，其中成像信号是由在大模场面积光波导中由于孤子自频移而产生的光孤子所激发的。与单一偏振光孤子激发相比，偏振复用技术实际上是把孤子的重复频率加倍，进而成比例地提高了信号。这种技术除了可以应用在非保偏光子晶体棒和保偏大模场光纤中，还可以应用在保偏光子晶体棒中。三光子荧光成像和双光子荧光成像这两种模式的多光子成像结果都与本实施例的相符合，即偏振复用可以提高多光子成像信号的信号水平。在应用了非保偏光子晶体棒中，可以增加越多的偏振分束立方体对，孤子的重复频率将会成比例提高。比如，增加一对偏振分束立方体，重复频率将额外增加了两倍，多光子成像信号也增加了两倍，总的透过率也会较高，因为每对偏振分束立方体在功率上只增加了6％的损失。另外，从非保偏光子晶体棒中输出的孤子是共线的，便于后续的多光子成像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多光子成像信号的增强装置，其特征在于，包括脉冲产生单元、孤子产生单元和孤子滤波单元：

所述脉冲产生单元，用于产生预置重复频率和脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至所述孤子产生单元；

所述孤子产生单元，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲后进行偏振复用处理，并根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元；

所述孤子滤波单元，用于对入射的两束高能量孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将处理后的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***，以使所述激光扫描显微***根据所述激发信号进行多光子成像。

2.如权利要求1所述的增强装置，其特征在于，所述脉冲产生单元包括1550纳米光纤激光器和第一银镜；

所述1550纳米光纤激光器，用于产生1兆赫兹重复频率和500飞秒脉宽的泵浦脉冲，并将所述泵浦脉冲入射至所述第一银镜；

所述第一银镜将入射的泵浦脉冲反射入所述孤子产生单元。

3.如权利要求1或2所述的增强装置，其特征在于，所述孤子产生单元包括脉冲调整模块和孤子产生模块；

所述脉冲调整模块，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲并进行偏振复用处理，然后将处理后的泵浦脉冲入射至所述孤子产生模块；

所述孤子产生模块，用于根据入射的所述处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元。

4.如权利要求3所述的增强装置，其特征在于，所述脉冲调整模块包括第一半波片、第二银镜、第三银镜、第四银镜、第一偏振分束立方体、第二偏振分束立方体和第一透镜；

所述第一半波片用于调整入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至所述第二银镜；

所述第二银镜用于将入射的偏振态调整后的泵浦脉冲反射入所述第一偏振分束立方体；

所述第一偏振分束立方体将入射的泵浦脉冲分成第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲，并将所述第二泵浦子脉冲入射至所述第二偏振分束立方体；

所述第一泵浦子脉冲分别经所述第三银镜和第四银镜进行光路调整后，与所述第二泵浦子脉冲垂直入射至所述第二偏振分束立方体；

所述第二偏振分束立方体用于将入射的第一泵浦子脉冲和第二泵浦子脉冲进行合束，产生共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲，并将所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲入射至所述第一透镜；

所述第一透镜用于对入射的所述共线传输的1550纳米正交偏振的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至所述孤子产生模块。

5.如权利要求4所述的增强装置，其特征在于，所述孤子产生模块为纤芯直径为100微米的非保偏光子晶体棒。

6.如权利要求1或2所述的增强装置，其特征在于，所述孤子产生单元还包括光路调整模块和孤子发生模块；

所述光路调整模块，用于将入射的所述泵浦脉冲调整为预置偏振态的泵浦脉冲，并将偏振态调整后的泵浦脉冲入射至所述孤子发生模块；

所述孤子发生模块，用于对入射的偏振态调整后的泵浦脉冲进行偏振复用处理，然后根据处理后的泵浦脉冲产生孤子自频移现象，得到两束相同波长、且正交偏振的高能量孤子，并将两束所述高能量孤子入射至所述孤子滤波单元。

7.如权利要求6所述的增强装置，其特征在于，所述光路调整模块包括第二半波片、第五银镜和第二透镜；

所述第二半波片用于调整由所述脉冲产生单元入射的所述泵浦脉冲的偏振态，并将调整后的泵浦脉冲入射至所述第五银镜；

所述第五银镜用于将入射的偏振态调整后的泵浦脉冲反射入所述第二透镜；

所述第二透镜用于对入射的泵浦脉冲进行聚焦，并将聚焦后的泵浦脉冲入射至所述孤子发生模块。

8.如权利要求7所述的增强装置，其特征在于，所述孤子发生模块为保偏大模场光纤。

9.如权利要求1所述的增强装置，其特征在于，所述孤子滤波单元包括第三透镜和滤光片；

所述第三透镜，用于将入射的发散的两束孤子脉冲进行准直，使得所述两束孤子平行入射至所述滤光片；

所述滤光片，用于对所述平行的孤子进行滤波处理，得到预置波长的孤子，并将滤波处理后得到的孤子作为激发信号发送给激光扫描显微***。

10.如权利要求9所述的增强装置，其特征在于，所述滤光片为长波通滤光片。