Лазеры для флуоресцентной микроскопии 

За последнее десятилетие флуоресцентные исследования в биологии были революционизированы благодаря новым методам визуализации и переходу от громоздких газолазерных источников к твердотельным лазерам с меньшей площадью, большим сроком службы и меньшими требованиями к обслуживанию.

Одним из наиболее важных инструментов для микробиологических исследований является визуализация живых клеток с высоким разрешением с помощью флуоресцентной микроскопии, в которой определенные молекулы, так называемые флуорохромы или флуорофоры, возвращают низкоэнергетический свет после возбуждения светом определенной длины волны, то есть светом с большей длиной волны, чем возбуждающий свет. Ученые используют преимущества этого физического эффекта для исследования все более мелких структур, видимых в биологических процессах. Стремление к увеличению разрешения привело к необходимости использования не только специальных микроскопов, но и подходящих источников света, таких как лазеры с различными длинами волн. В частности, точный выбор подходящих лазеров позволяет увеличить временное и локальное разрешение. В связи с этим лазеры являются неотъемлемой частью современной флуоресцентной микроскопии.

Разработка компактных, надежных твердотельных лазеров стала первоначальной технологией, способствующей коммерциализации и распространению методов флуоресцентной микроскопии высокого разрешения на новые рынки и области применения, сопровождаемая параллельным усовершенствованием систем хранения данных и передовых камер. Хотя некоторые приложения микроскопов могут использовать достижения в светодиодных и суперконтинуумных источниках белого света, высокоскоростные методы высокого разрешения, такие как конфокальная микроскопия, по-прежнему зависят от высокой яркости и точности длины волны лазеров.

Современная флуоресцентная микроскопия состоит из огромного количества различных методов, начиная от стандартной лазерной сканирующей конфокальной микроскопии, TIRF и микроскопии с вращающимся диском до микроскопии светового листа и различных подходов для получения изображений со сверхразрешением с использованием пространственной манипуляции флуоресцентного сигнала.

Все эти методы предъявляют множество различных требований к используемым источникам возбуждения с точки зрения длин волн, уровней мощности, модуляции мощности, качества пучка и спектральных характеристик. Общим фактором для большинства методов является то, что обычно требуется много длин волн возбуждения для работы с постоянно растущим числом флуорофоров и достижения многоцветной визуализации.

Большинство микроскопических установок с возможностью многоцветного возбуждения обычно используют несколько отдельных лазеров, объединенных через оптические элементы и соединенных в один или несколько выходных пучков или оптических волокон. Такой лазерный комбинатор обеспечивает наибольшую гибкость во всех отношениях, множество длин волн, множество уровней мощности, а также быструю и медленную модуляцию. Однако для систем и установок, где гибкость не является наивысшим приоритетом, многолинейный лазер может предложить более постоянно выровненную, простую в использовании и не требующую обслуживания альтернативу.