传统的光学显微镜受限于光的衍射极限，且对深层组织成像能力有限。随着激光技术的发展和对非线性光学研究的深入，多光子显微成像技术应运而生。
三光子成像作为多光子技术的一个分支，通常使用超短脉冲（飞秒级别）红外激光作为光源。由于红外光的穿透力强，可以深入组织内部而不被表层大量散射或吸收，因此三光子成像能够实现比传统单光子或双光子显微技术更深的成像深度。
日前，维快光子和镱镭飞秒合作开发并成功向北京超维景生物科技有限公司交付了一款可批量化生产的三光子成像用飞秒激光器，对标Light conversion公司的CRONUS-3P，Class5 Photonics公司的WD-1300，Coherent公司的MONACO-1300等系列产品。
1. 脑成像：双光子VS三光子
在过去的30年中，双光子显微镜（2PM）的出现大大加速了大脑成像的研究进程，它具有极高空间分辨率和大脑深层成像的能力。然而，2PM成像深度被限制在几十至几百微米，想要在更深的毫米量级的生物组织中进行荧光成像，便需要发展出其他成像技术。
2023年2月23日，北京大学程和平/王爱民团队在Nature Methods在线发表题为“Miniature three-photon microscopy maximized for scattered fluorescence collection”的文章。文中报道了重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜，首次实现对自由行为小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。
微型三光子显微成像记录小鼠大脑皮层L1-L6和海马CA1的结构和功能动态。CC：胼胝体。绿色代表GCaMP6s标记的神经元荧光钙信号，洋红色代表硬脑膜、微血管和脑白质界面的三次谐波信号。
三光子显微镜（3PM）的概念于1996年被提出，利用该技术有望将荧光成像深度进一步拓展。它利用了三光子激发效应，荧光分子吸收三个长波长光子，并通过辐射跃迁释放一个荧光光子。然而由于3PM需要极高的激发脉冲功率，并且需要发展并不成熟的长波段激光器作为光源，所以并未得到广泛的关注。然而近年来，人们验证了深度脑成像的最佳激发波长在1300 nm和1700 nm左右，对于大多数现有荧光探针的双光子激发（2PE）来说太长了。此外，高阶非线性效应与2PE相比可提供更高非线性阈值，这对于散射介质的高对比度成像是必不可少的。
2. 重磅上市：三光子成像用飞秒激光器
1300-1700nm波段的飞秒激光器因其独特的性能优势，已成为三光子成像领域中不可或缺的工具。这一波段的激光由于对水和其他生物组织成分的吸收和散射较少，能够深入活体组织内部进行成像，而不像短波长激光那样容易被表层组织吸收或散射。这使得研究者能够观察到更深层次的细胞结构和功能，特别是在神经科学中，对大脑等复杂组织的深层结构研究尤为重要。
根据日益增长的脑科学成像市场需求，维快光子和镱镭飞秒合作开发了一款可批量化生产的三光子成像用飞秒激光器，并于日前向一家国产多光子显微成像设备商成功交付且通过验收。该款波长可调三光子成像用飞秒光源基于高功率飞秒光纤激光，利用光学参量放大技术，实现重复频率可调的大能量1300-1700nm飞秒光纤激光输出，特别适用于对活体生物体内深层组织结构的无损成像，可满足生物学、神经科学等领域对深层细胞动态和功能研究的需求。
三光子成像用飞秒激光器交付现场照片
（1）产品参数
（2）实测指标
输出光谱
输出脉宽：55.4fs@1300nm
输出脉宽：60.5fs@1700nm
输出光斑@1300nm(压缩器出口500mm）
输出功率稳定性@24h
RMS=0.4289%@1300nm
GDD范围
（3）生物成像实机应用实例
备注：三光子成像系统由北京超维景生物科技有限公司提供
3.生物成像激光器系列“全家福”
维快光子在生物医学成像领域积累了近十年的产品研发及量产经验，拥有自主知识产权的航天级稳定锁模、多波段频率变换等核心超快激光技术，可以为客户提供全波段、高稳定、宽功率激光器产品，已成功构建目前国内最全的生物成像用飞秒激光器系列：
（1）780nm 飞秒激光器
（2）930nm 飞秒激光器
（3）1030nm 飞秒激光器
（4）1100nm 飞秒激光器
（5）1560nm 飞秒激光器
（6）1300-1700nm 飞秒激光器
（7）1700-2100nm 飞秒激光器
（8）CARS用双波长调谐光纤激光器
随着基于飞秒激光的双光子/三光子成像技术的不断发展，维快光子推出的飞秒激光器将为神经科学、肿瘤学、细胞生物学、药理学等领域的研究提供国产高质量光源支撑，促进生命科学实现新的突破。
