上海光机所研制出高时空分辨布里渊显微镜

近日，中科院上海光机所杨帆研究员牵头成功研制了国际首台高时空分辨受激布里渊显微镜，该系统在保持优异成像质量和高频谱特异性的前提下，将成像速度提升两个数量级，首次在国际上实现了亚毫秒时间分辨与亚微米空间分辨的三维力学成像，为生命科学中的力学研究提供了重要工具。相关成果发表在国际学术期刊《自然·光子学》。

布里渊显微成像是一种新的全光学、非接触、三维力学成像技术，具有高空间分辨率，在力学生物学、眼科与肿瘤诊断等领域展现出潜力。然而，受限于成像速度，布里渊显微成像技术尚无法完成较为快速的测量。

为了突破上述瓶颈，我国研究人员开发出一套波长为780纳米、峰值功率为267瓦的高峰值功率、低占空比脉冲光纤激光系统，并结合高抑噪自平衡探测方案实现了超过31dB的噪声抑制。该系统在30毫瓦平均功率下，实现了每像素仅200微秒的成像速度，领先于现有技术水平。

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脉冲光纤激光系统和 PL-SBS显微镜的示意图

在此基础上，科研人员又在单细胞、类器官、斑马鱼胚胎及卵泡等多个生物样本上验证了这一系统的性能优势。值得一提的是，利用这套显微镜系统，研究团队在斑马鱼胚胎中观测到双布里渊峰，揭示了异质性细胞外基质与腔体中的力学差异；在秀丽隐杆线虫胚胎发育过程中，实时捕捉到早期细胞分裂中的力学动态变化，展现了出色的时空分辨能力与生物应用潜力。

这项研究突破了传统SBS显微镜成像速度与灵敏度的技术瓶颈，在多个生物模型中展现出显著性能优势。该系统有望成为揭示生命力学机制、探索疾病发生与发育动态的全新工具，推动布里渊显微技术向更广泛的基础研究与临床应用场景拓展。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01697-y