經典激光源通常僅提供單一的窄帶發射。有些氣體激光器可以同時發射幾種光線。最著名的例子是氬離子激光器，在藍綠范圍內可以提供5條光線。其他激光器，例如染料激光器，雖然可以調諧，但一次僅能發射一種顏色。此外，染料激光器非常不穩定，需要一些耐心才能保持正常運行。有些固體激光器雖然可以調諧，但僅適用紅外波段（例如：Ti:Sa激光器）。除了精密度高和價格昂貴之外，他們同樣一次僅能發射單一波長的光線，而且調諧流程非常緩慢（需要好幾秒）。

隨著白激光的誕生，情況已經wanquan改變，因為它們可以在很大的波段范圍內同時發射，而且在聚焦性能方面仍保持著激光的特性^[1]。

這些光源采用光纖式紅外激光器，發射約80兆赫的光脈沖。這種化合物稱為“種子”，即提供精確的時鐘，但能量比較低。脈沖隨后在采用二極管泵浦的激光放大器中放大。放大激光器同樣基于光纖，且兩個系統通過光纖拼接無縫耦合。該放大器的輸出紅外激光可以達到大約10瓦的平均功率，在80兆赫時，脈寬大約200ps。這些高能脈沖最終聚焦在所謂光子晶體光纖（PCF）的入口表面。這些光纖的主要特征是其中心位置有空心管的圖案。這種空心管圖案表面的強烈非線性處理，包括群速色散（4階）、自陡峭、拉曼散射和等離子裂變，導致單色光線擴散到更為廣闊的光譜范圍，達到藍色，甚至紫外譜段。

根據PCF的長度，單色紅外波峰可以橫跨數百納米的光譜。典型光纖長度為0.5到2米。

圖1：左：光子晶體光纖截面。中心的空心管圖案就是復雜的非線性光子通過相互作用產生寬能譜光子的位置。

右圖：白激光由放大功率后的紅外脈沖激光通過光子晶體光纖所產生。PCF是一種超連續譜固體激光發生器。連續譜寬度取決于PCF的長度，外加許多其他工程細節。所有部件均基于光纖，因此天然免維護。圖示為PCF出口處的光譜由棱鏡產生并投射到一張紙上。

與使用白色光源進行熒光照明的其他顯微鏡一樣，白激光共聚焦顯微鏡^[2]需要一種方式選擇激發波長以激發不同的熒光染料。如有可能，多個激發波長能夠同時激發多重染色樣品更好。在寬場熒光顯微鏡中，這項工作由激發濾片執行。具有三到四段帶通的二向色鏡可以用于多重染色樣品。

超連續譜中發出的光束可以提供更加全面的解決方案。聲光調制濾片可以從光譜中挑選一條譜線（實際上是窄條帶波）并將其偏轉到不同的方向。光譜的其他部分直接穿過水晶。條帶波的波長可以無極調諧，條帶的寬度大約1到3納米，具體寬度取決于其波長。此類條帶波的能量一般是幾毫瓦，但已經足以用于成像，甚至經常用于FRAP實驗。通過增加更多電子驅動器以便在晶體中產生機械波，同時可以輸出一系列顏色，最多可以同時產生八種波長的激發光（但并非技術上限）。這些條帶波的波長和強度均可調諧。

這一組合令白激光（WLL）成為共聚焦顯微鏡的理想光源。它適用于可見光范圍內所有已知的可激發染料，并且可以記錄激發光譜來探索新染料的光譜性質，尤其是原位光譜。此外，如果出于發射收集的原因或者為了改善相鄰染料的分離，它可以任意調諧以實現峰外激發。

圖2：采用聲光調制濾片從超連續譜光源的白光發射中提取出一系列不同色彩的條帶波。這些條帶波的顏色和強度均可調諧。對多重染色樣品進行平行激發時，必須同時使用一系列條帶波。

激發波長的任意調諧不僅帶來了巨大好處，還有新的挑戰：什么設備可以將無極調諧的光線送進熒光顯微鏡的光路？zui簡單的方法就是使用二色分光鏡，但這樣做的代價是必定會損失一定比例的激發能量，盡管這只能算是一個小問題。該方法的一個嚴重缺陷是失去珍貴的發射光。即便使用80/20的二色分光鏡（通常會浪費4/5的激光能量），也會犧牲五分之一的發射光。

單個分色鏡，即便有多個波段，顯然也不能支持可調諧光源的優勢。采用單次發射的慢調諧非連續光源的方法已經實現商業應用。該系統采用大約10個二向色鏡，每個均采用各自的工作頻率，在200種顏色范圍內僅使用10種，而且可以用于zhiding波長的兩端之外這樣可以得到總共30種顏色，但顯然不夠wanmei。

wanmei解決這一困境的方法是使用聲光分束器可調諧聲光分束器（AOBS）^[3]這一設備允許將一系列彩色條帶波送進光路，而將其余光譜引導至不同方向，效率超過95%。若采用多條帶波可調諧激光器，人們可以操作AOBS，以便所需激發譜線進入激發光路。

之后，完整的發射光譜會被高效率地發送至檢測光路。將激發條帶波聚焦到樣品上所需的透射光譜空隙與條帶波本身的大小相同（因為它們采用相同技術生成），并且可以在他們所處的位置同時控制：只要有人調諧激發波長，相應的空隙就會同步進行電子調諧。用戶不需要進行任何操作。

因此，可調諧聲光分光器是可調諧多色激發的理想耦合設備。

圖3：使用可調諧光源時，僅有自由調諧分光設備可以有效充當激發和發射的分光器。這種聲光分光器可以同時無極適應任何給定系列的激發波長。

光譜檢測器（SP）旨在對檢測到的發射波段的帶寬以及中心波長實現wanquan控制。這可以保證更高的通量（傳輸效率）以及優化分離。除此之外，光譜檢測器還可以記錄發射光譜，不論是同時掃描（5通道）還是序列掃描（最多400個頻道），也可以是二者結合。過去，發射光譜與安裝在系統中的固定譜線激光器綁定在一起。有了白激光（WLL），這種情況wanquan改變了：由于顏色可以按照1納米的精度調諧，整個可見光譜內都可獲得平滑的激發光譜。結合可以自動控制匹配激發波長的光譜檢測器，這項測量工作可以wanquan自動進行。且這項工作只有通過聲光分光器來引導激發光和發射光才可以實現。

同時獲取了可調諧激發和可調諧發射之后，下一步是創建有關強度的二維關系圖^[4]。需要分離復雜的熒光染料混合物時，這種λ平方圖尤其有用。當需要對熒光染料的特性進行研究時，它同樣具有普遍的價值：無論是因為他們是新發現或新設計的，還是是因為對微環境條件引起的光譜變化。

熒光由發射強度和熒光壽命來表征。為精確衡量熒光壽命，需要脈沖光源。幸運的是，白激光是一種脈沖光源，且脈沖頻率符合典型熒光壽命的要求（即在0.5到5納秒的范圍內）。如果需要更長的脈沖間隔，也可以降低脈沖頻率。當然，白激光的可調諧性可以直接顯示熒光壽命激發光譜，這包括下一個邏輯結果：二維激發-發射壽命圖。

圖4：記錄了6種不同顏色的混合珠粒。左圖：由激發-λ平方掃描記錄微球的偽彩色投影。右圖：激發-發射圖的偽三維視圖。我們可以輕松找到六種不同熒光染料的波峰（箭頭方向）

最后，這項zuixin技術還實現了一項功能。混合檢測器（HyD）擁有靈敏度高、速度快，動態范圍大等特點。它還提供一種門控操作模式。通過與脈沖白激光結合，混合檢測器可以在光脈沖之間的時間內檢測熒光發射：只需設置HyD的門控時間以便在激光脈沖期間不收集信號。檢測到的信號只包含純熒光信號，并且不含任何反射光。通過這種方法，熒光顏色在與殘留反光的對抗時可以輕松獲勝。不需要通過為激發波長留出足夠的空間來限制發射收集。甚至有可能緊接著激發波長之前以及更遠的位置進行測量，這樣就可以表征反斯托克斯發射。

脈沖和可調諧光譜白激光光源，與可調諧聲光分光器、可調諧光譜檢測器以及門控混合檢測器結合，是jiju吸引力的新技術的融合。雖然下面這段聽起來有點老套，但非常應景：它chedi改變了共聚焦顯微鏡的設計理念和操作。

圖5：通過門控檢測，可以非常有效而且純粹地記錄來自樣品的熒光信號。混合檢測器（HyD）可以作為這方面的理想傳感器。數據收集分散在整個激發脈沖期間，因此僅收集發射的熒光。左圖：記錄在492納米波長下激發時的綠色熒光發射收集490-600納米。主要信號是反射光，因為激發波長位于發射光收集波段內。右圖：相同的激發波長和發射收集波段，但打開門控。沒有記錄反射光不論發射波段，僅接收純凈、清晰的熒光。

STELLARIS共聚焦顯微鏡平臺

STELLARIS 8 Dive多光子共聚焦顯微鏡