光声成像PAI（photoacoustic imaging）技术作为一种新的生物医学影像方法，在临床和生物医学研究领域拥有巨大的应用前景。
传统PAI技术使用昂贵且笨重的Q开关Nd:YAG/OPO激光器，这些激光器价格昂贵、体积庞大，脉冲重复频率低，成像速度有限。昊量光电推出“Quantum Light Instruments”公司调Q纳秒激光器及其OPO系列可调高频率宽光谱(210-4300nm)纳秒激光器具有更为可靠、经济且轻便的特点，为客户提供更宽泛的选择空间。
在过去几十年里，一种被称为光声成像（OAI）或光声成像（PAI）的新型生物医学成像模式正从实验室走向临床应用。PAI能够提供结构、血流动力学、功能、氧代谢、基因表达、生物标志物、分子等方面的信息。
光声成像（PAI）是一种新兴的成像方式，用于临床和生物医学研究领域。PAI系统使用传统Q开关的Nd:YAG/OPO（光学参量振荡器）纳秒激光器作为激发源。这些激光器价格昂贵、体积庞大，脉冲重复率低，成像速度有限。
在使用中光声激发脉冲的持续时间需要小于热和应力限制时间[1]。因此，通常使用持续时间为纳秒级的近红外（NIR）/可见光（VIS）激光脉冲来激发组织样本。用于光声成像的传统高能激发激光器价格昂贵、不可便携，并且重复频率低（10-100 Hz）。有限的脉冲重复频率是动态成像（如心跳）的一个问题。这些激光器使得光声成像技术难以广泛引入临床。1064纳米或532纳米Nd:YAG激光器提供了一种经济的选择，但它们的固定波长限制了它们在解剖成像中的应用。
广义上，光声成像系统可以分为：（1）光声层析成像（PAT），（2）光声显微成像（PAM），（3）光声内窥成像（PAE）。
在传统的PAT系统中，Nd:YAG/OPO激光器产生的高能激光束被扩束以均匀照射测试样本，然后通过单元UST的循环旋转来收集样本发出的PA信号。传统PAT系统的示意图如图所示[1]。该系统使用光学参量振荡器和1064 nm/532 nm Nd:YAG泵浦激光器。泵浦源在一秒钟内提供10个脉冲，每个脉冲持续时间为5ns。OPO的信号波长可以在670 ~ 970 nm之间变化。
PAT系统的示意图[1]
尽管传统激光器能够提供高能脉冲，以在光声成像中实现更好的穿透深度，但这些激光器价格昂贵、体积庞大（主动隔振光学平台），无法用于单探测器扫描的高速或实时成像。如果使用此类激光器，通常需要几分钟才能生成一张高质量的体内图像。
同时，在光声显微成像（PAM）中面临相同的问题，PAM是一种新颖的成像技术，用于在体内可视化光学吸收的表层结构，其横向空间分辨率由光学聚焦而非声学检测决定[2]。由于需要扫描照明点，PAM 成像速度受到扫描速度和激光脉冲重复率的限制。不幸的是，具有高重复率、合适的脉冲持续时间和能量的激光器并不广泛可用，而且成本高昂且体积庞大[3]。图2所示为PAM成像系统示意图。该系统采用纳秒脉冲激光器，重复频率为5 kHz至100 kHz。
PAM成像系统示意图[3]
小鼠体内光声成像图片[3]
昊量光电推出“Quantum Light Instruments”公司调Q纳秒激光器及其OPO系列可调高频率宽光谱(210-4300nm)纳秒激光器具有更为可靠、经济且轻便的特点，为客户提供更宽泛的选择空间。
下面对“Quantum Light Instruments”纳秒激光器产品进行详细的介绍：
1.Q1激光器
Q1激光器，其中主要特点为重复频率可调0-10/20/50Hz，激光在10Hz脉冲重复率下可产生高达40mJ的脉冲能量，在50 Hz脉冲重复频率下可产生高达10 mJ的脉冲能量。激光器可以配置为分别从 Nd：YLF 或 Nd：YAG 激光晶体发射1053nm或1064 nm 波长。Q1激光器搭配H1倍频器搭配可产生波段为526.5/532nm,351/355nm，263/266nm,211/213nm单波段光源。
图4为Q1激光器与Q1激光器搭配H1倍频器图片示例。
由于Nd：YLF晶体的热特性，在1053 nm处，激光器可以从单次脉冲到Max脉冲重复率工作，而不会对光束发散度或轮廓产生显着变化。激光束的低发散度允许使用可选的 H1系列谐波发生器模块有效地转换为谐波波长。Q1是一款紧凑、节能、二极管泵浦、风冷、调Q激光器，专为需要高峰值功率脉冲的广泛应用而设计。
2.Q2/Q2HE激光器
Q2激光器，其中主要特点:重复频率固定为10Hz/20Hz/33.3Hz/100Hz/200Hz,激光在10Hz脉冲重复率下可产生高达80mJ的脉冲能量，在100 Hz脉冲重复频率下可产生高达10 mJ的脉冲能量。Q2激光器搭配Hsmart倍频器搭配可产生波段为526.5/532nm,351/355nm，263/266nm,211/213nm单波段光源。
Q2HE激光器，其中主要特点：重复频率固定为10Hz/20Hz/50Hz/100Hz,能够产生比Q2更高的能量，具有高达120 mJ 脉冲能量和/或高达5 W平均输出功率的高质量激光束。Q2HE激光器搭配H-SMART倍频器搭配可产生波段为526.5/532nm,351/355nm，263/266nm,211/213nm单波段光源。
图5为Q2激光器与Q2HE激光器图片示例。
Q2系列二极管泵浦，完全风冷，调Q激光器设计用于需要高峰值功率脉冲的广泛应用。内置同步脉冲发生器，并具有短腔配置，与标准配置相比，在短腔配置中脉冲持续时间可以减少50%。脉冲能量高达60mj时，脉冲峰值功率可达30mw以上。
3. Q-tune/Q-tune G/Q-tune HR/Q-tune IR激光器
Q-TUNE系列激光器，它的主要特点为使用光学参量振荡器（OPO）产生可调波长，线宽窄至6 cm-1。可选的二次谐波发生器将调谐范围扩展到 210-410 nm，线宽窄至12 cm-1。所有激光电子设备都集成到Q-TUNE的外壳中，唯yi的外部模块是电源适配器，提供12 VDC, 20 - 50 W功率(取决于型号)。
除了可调谐的波长输出外，Q-TUNE还提供旁路端口，用于访问泵浦激光束。可根据要求提供的可选扩展，用于监测OPO波长和线宽的紧凑型光谱仪。
Q-tune | Q-tune G | Q-tune HR | Q-tune IR | |
Wavelength,nm OPO SH extension | 410-2300nm 210-410nm | 680-2300nm | 750-1800nm 1600-3200nm | 1380-4500nm |
Build-in pump laser wavelength | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm | 1064 or 1053 nm |
Pulse repetition rate | 10 Hz、33Hz、100Hz | 10 Hz、33Hz、100Hz | 1-10 kHz、10-100kHz | 10 Hz、33Hz、100Hz |
Pulse energy | ＞8 mJ | ＞2 mJ | ＞50 uJ | ＞1 mJ |
Pulse duration | < 5 ns | < 4 ns | 5-7 ns | 3-4 ns |
4.“Quantum Light Instruments”公司调Q纳秒激光器的独特优势
昊量光电推出“Quantum Light Instruments”Nd:YAG和Nd:YLF风冷、无水调Q纳秒激光器，可以在平均功率高达5 W的情况下产生每脉冲能量高达120 mJ的纳秒脉冲。气冷、无水且经济高效的解决方案，适用于广泛的应用，包括PAI、LIBS、LIDAR、TOFS、微机械加工等。
应用领域包括：
光声成像（PAI）
激光诱导荧光(LIBS)
激光打标激光烧蚀
光声成像屏幕修复飞行时间光谱(TOFS)
光致发光(LIF)
闪光光解质谱激光解离(MALDI)
激光脉冲沉积(PLD)
遥感(LIDAR)
关于生产商：
该公司由激光科学家和工程师于2014年成立，在激光和光子学行业积累了40多年的经验。同时，正在设计和生产紧凑型、二极管泵浦、风冷、被动或主动调Q纳秒激光器、二极管泵泵浦、固态激光器及其配件（谐波发生器、OPO、拉曼位移器、衰减器、能量监测器、光纤耦合器等）。
公司正致力于将DPSS激光技术应用于脉冲能量高达200 mJ、脉冲重复率相对较低（通常在10-100 Hz范围内）的应用。
QLI的关键创新是将无水激光晶体冷却技术与激光二极管端面泵浦相结合。无水导致了单箱、紧凑、用户友好的交钥匙激光器，几乎不需要维护。无需制冷机或笨重的电源。唯yi的外部模块是电源适配器。
公司的谐波发生器正在产生低至211或213纳米的深紫外线辐射。Q-TUNE系列光参量振荡器可提供210-4500 nm范围内的可调谐波长输出。
Quantum Light Instruments，Ltd.是一家以市场为导向的公司。倾听客户的意见，并提供满足和超越期望的解决方案。公司的宗旨为任何请求都不会太小——我们很乐意回应所有询问，并将提供支持，以修改和微调我们的激光器，满足苛刻的应用。
上海昊量光电作为Quantum Light Instruments在中国大陆地区代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于Quantum Light Instruments产品有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。
如果您对调Q纳秒激光器有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：
https://www.auniontech.com/details-1284.html
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上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。
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参考文献
[1] Upputuri P K , Pramanik M .Fast photoacoustic imaging systems using pulsed laser diodes: a review[J].Biomedical Engineering Letters, 2018.DOI:10.1007/s13534-018-0060-9.
[2]Wei Shi Shaun Kerr Ilya Utkin Janaka Ranasinghesagara Lei Pan Yogesh Godwal Roger J. Zemp Robert Fedosejevs .Optical resolution photoacoustic microscopy using novel high-repetition-rate passively Q-switched microchip and fiber lasers[J].Journal of Biomedical Optics 155, 056017 September/OCTober 2010
[3] Moothanchery M , Bi R , Kim J Y ,et al.Optical resolution photoacoustic microscopy based on multimode fibers[J].Biomedical Optics Express, 2018, 9(3):1190.DOI:10.1364/BOE.9.001190.
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