复旦大学团队依托ALCOR 920-2飞秒光纤激光器，提出IRIS框架突破双光子显微镜速度瓶颈，实现千赫兹高速成像及超千神经元同步记录，验证该重要光源的关键支撑作用。
探索双光子成像速度提升：IRIS 重构算法与ALCOR 激光器在高速神经成像中的协同创新
针对传统双光子显微镜成像速度慢的瓶颈，复旦大学生物医学工程学院及义乌研究院的团队在生物医学光子学与神经成像领域取得了重要进展。团队提出了IRIS（各向异性稀疏采样成像重建）深度学习框架。相关成果以“Breaking the speed limit in two-photon microscopy via deep-learning imaging reconstruction from anisotropic sparse sampling”为题发表。
该研究通过引入“IRIS”策略，在双光子显微成像的慢扫描轴方向大幅减少采样行数，并结合AI图像重建，从而在无需硬件改动的前提下将成像帧率从几十赫兹提升至数百乃至千赫兹，同时保留了高分辨率和空间结构。研究在活体小鼠上验证了其有效性，成功实现了在60 Hz帧率下对超过1000个神经元的大范围皮层活动记录，并捕捉到了动物在不同意识状态下的神经同步性动态变化，为高速、大规模神经活动记录提供了一条新的计算路径。
ALCOR 920-2：双光子显微成像系统的激发光源
在本项研究中，920 nm飞秒光纤激光器（ALCOR 920-2）作为双光子荧光激发的重要光源，为全部成像实验的数据采集提供了关键的物理支撑。
研究团队利用该激光器作为双光子激发光源，在920nm激光激发下，与共振-振镜扫描系统联动，在活体小鼠皮层区域激发GCaMP等荧光指示剂产生双光子荧光信号，从而获取神经元结构图像和功能性钙活动时序数据，为后续的稀疏采样与深度学习重建提供了原始图像基础。ALCOR 920-2的良好性能保障了研究团队以下三个关键方面的工作：
高质量原始数据获取：其920 nm近红外输出兼具较深的组织穿透能力与较低的散射损耗，配合80 MHz高重复频率和100 fs超短脉冲宽度，确保了在活体脑组织深处仍能激发出高信噪比的荧光信号，为IRIS重建模型提供了可靠的训练与验证数据；
保障高速共振扫描的稳定运行：高重复频率与稳定的脉冲输出（输出稳定性<1% RMS）使共振镜高速扫描（30 Hz帧率）得以实现。其内置色散预补偿模块（0～-60,000 fs²可调）主动抵消显微镜光路引入的正色散，保证物镜焦点处脉冲宽度较窄、激发效率提升，为IRIS将成像速度提升至数百至千赫兹提供了充裕的信号强度和光学稳定性；
支撑长时程活体成像实验：920 nm波段的合理选择避免了显著的热损伤与光漂白，配合优化的脉冲能量，保证了实验动物在清醒-麻醉-恢复等长时间成像过程中的生理状态稳定和数据采集的连续性。
应用前景：
IRIS框架的成功验证表明，ALCOR 920-2凭借其高功率（2.5 W）、窄脉宽（<100 fs）及高重复频率（80 MHz）的输出特性，为高速成像提供了充裕的信号强度和光学稳定性，是支撑IRIS从数百赫兹向千赫兹乃至更高帧率拓展的物理光源基础。基于此，ALCOR 920-2有望在以下新方向持续发挥关键作用：
电压成像：IRIS目前已接近基因编码电压指示剂（GEVIs）直接可视化动作电位所需的动力学阈值，ALCOR 920-2的高重复频率与稳定输出为进一步逼近毫秒级电压信号采集提供了充足的光子预算，有望使常规双光子显微镜平台具备电压成像能力。
深层多光子成像：ALCOR平台已具备向更长波长（如1040 nm、1064 nm）扩展的能力，可支持三光子成像，进一步拓展成像深度至皮层下结构，适用于更深层脑区（如海马、丘脑）的神经活动记录。
微型化与头戴式成像系统：ALCOR 920-2可选配Mini2P光纤传输模块，支持Mini2P等微型化头戴式显微镜的灵活部署，结合IRIS的高速重建能力，有望在自由活动动物的行为学实验中实现大范围、高速神经成像。
多模态系统集成：ALCOR 920-2全光纤一体设计与风冷散热的紧凑结构，使其与贝塞尔体积成像、FACED、MuZIC等高速扫描模态的集成更为便捷，为IRIS与前沿光学技术的深度整合提供了灵活的光源解决方案。
课题组与通讯作者介绍：
本项研究由复旦大学团队主导完成，重要成员包括董必勤研究员等人。董必勤研究员现为复旦大学生物医学工程与技术创新学院青年研究员，长期从事多模态光学超分辨显微成像技术研发及其生物医学应用，在高速荧光神经成像、多光子显微系统搭建及深度学习图像重建等方面积累了丰富经验。
董必勤团队近年来在多光子显微成像技术领域取得系列突破，包括与李博团队和蔡司联合推出DeepVision多光子成像系统，实现了活体深层多脑区的高速双光子和三光子快速成像；此外，团队还开发了FAST深度学习框架，实现了帧率逾1000 fps的高速光学成像实时自监督降噪，以及VALID三维自监督降噪技术用于深层组织图像增强。这些在高速成像与深度学习重建方面的积累，为本次IRIS框架的提出和验证奠定了坚实的技术基础。
设备推荐：ALCOR 920-2光纤飞秒激光器
作为本项前沿研究的“幕后功臣”， ALCOR 920-2光纤飞秒激光器以其良好的性能和紧凑的设计，正成为越来越多高水平实验室的选择之一。
重要优势：
高信噪比深层成像：输出2.5 W平均功率、80 MHz重复频率及<100 fs超短脉冲，峰值功率高达312.5 kW，确保深层脑组织仍能激发出高亮度荧光信号；
智能色散管理：内置可调色散预补偿模块（0~-60,000 fs²），主动抵消显微镜光路引入的正色散，保证物镜焦点处脉冲宽度较窄，激发效率提升；
灵活集成设计：可选配集成声光调制器（AOM），实现高精度光强调节与高速光开关；全光纤一体结构、风冷散热，易于系统集成与维护；
灵活调控脉冲重复频率：重复频率0~80 MHz可调，可根据实验需求降低重复频率降低生物组织光热损伤，同时保持高信噪比荧光信号；
光纤输出模块：可选配柔性光纤模块，简化光路布局，适配Mini2P等微型化双光子显微成像系统。
无论您需要深层脑区的高信噪比成像，还是追求千赫兹级的快速钙活动捕捉，亦或搭建微型化头戴式成像系统，ALCOR 920都能以良好的峰值功率、智能色散补偿和灵活的系统集成能力，为您的研究提供坚实的光源保障。
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