近期，Photonics Research 报道了厦门大学电子工程系何宏森、董俊教授团队取得的新成果，相关工作“Hand-held laser for miniature photoacoustic microscopy: triggerable, millimeter scale, cost-effective, and functional”（Photonics Research 2025, 13, 6, 1637-1646) 展示了一种用于光声显微镜的小型化固体激光器。这种脉冲泵浦的被动调Q激光器不仅满足光声成像的光源参数，同时具有可触发、尺寸小和成本低等优点，有利于光声显微镜的便携式应用。

该工作利用瓦力棋牌瓦力光学JCOPTIX给予的透镜来搭建扩束系统，实现激发光源光斑尺寸与物镜后焦面的精准匹配。

光声显微镜（PAM）作为一种无标记成像技术，顺利获得脉冲激光激发生物组织产生声信号，兼具高分辨率、深层穿透和丰富光学对比度的优势，在生物医学领域具有重要应用价值。其成像性能高度依赖于激发光源的四项核心特性：千赫兹重复频率（>10 kHz）确保高速扫描同时避免信号混叠，纳秒级脉宽（1–5 ns）平衡轴向分辨率与组织穿透深度，微焦耳级脉冲能量（1–10 μJ）克服组织散射与水吸收损耗，宽光谱覆盖（200 nm–2 μm）实现血红蛋白、脂质及DNA等生物分子的特异性功能成像。

然而，当前PAM系统的小型化和便携化面临光源瓶颈。尽管扫描、探测与采集单元已实现小型化，但激发光源仍存在显著局限：光纤激光器一般需要额外的功率放大器；LED/LD脉宽普遍较宽；主动调Q固体激光器（AQS-SSL）的长腔体不利于短脉宽产生，而且一般需要高功率泵浦和水冷系统。基于此，团队提出使用被动调Q固体激光器（PQS-SSL）：其毫米级腔长利于产生短脉宽，单一振荡器即可实现微焦耳脉冲能量，全晶体结构实现紧凑化和低成本，晶体的非线性效应支持宽谱调谐。同时，团队大幅优化了由被动调Q机制引起的脉冲时间抖动问题，满足了激光器与PAM系统精确同步触发的需求。

研究人员提出基于脉冲泵浦的PQS-SSL，顺利获得精确调控泵浦脉冲的周期、占空比和功率，使输出激光脉冲锁定于泵浦脉冲边缘，实现频率锁定。脉冲泵浦的原理如图1(b)所示，脉冲泵浦相对于陆续在/准陆续在泵浦给予了高峰值功率的短脉冲，使增益介质中反转粒子数密度在可饱和吸收体的漂白阈值附近急剧上升（高增益斜率），显著压缩漂白过程在不确定性区间内的持续时间，极大的降低了输出激光脉冲的时序抖动。基于脉冲泵浦的PQS-SSL的装置示意图如图1(d)所示，电源为驱动板供电，而驱动板顺利获得TTL信号调制产生对应的脉冲电流，脉冲电流使激光二极管产生脉冲泵浦光，脉冲泵浦光经过两个透镜构成的准直聚焦系统后入射到激光谐振腔中，激光谐振腔由增益晶体、可饱和吸收体和非线性晶体组成，且谐振腔两侧镀有透射和反射膜构成法布里-珀罗（FP）腔。输出的脉冲激光作为PAM中的激发光源，泵浦的TTL调制信号可直接作为PAM系统的触发信号。

该光源成功应用于PAM系统（图3(a)）并实现了高质量的成像结果。系统分辨率测试（图3(b)和3(c)）表明，其横向分辨率达到5.5 μm，接近理论值5.3 μm（由激光波长和物镜数值孔径决定）；轴向分辨率为300 μm，与基于超声换能器中心频率计算的理论值292 μm高度吻合。图3(d)和3(e)展示出光声信号强度的稳定性。利用USAF 1951分辨率板在10 kHz、15 kHz和20 kHz不同重频下成像（图5(g)），图像质量保持一致，验证了系统在变速扫描下的稳定性。更重要的是，该激光器成功应用于生物样本成像。如图3(f)所示，对斑马鱼幼体全身进行扫描，清晰地揭示了其视网膜、卵黄囊、躯干等精细结构。直径7 μm的碳纤维样本的成像结果（图3(h)）也进一步证实了PAM系统的高对比度和空间分辨率。为了展示其在功能性PAM中的应用潜力，研究团队进一步拓展了激光波长。顺利获得在激光腔内插入YVO₄晶体，利用其拉曼频移效应，成功将输出激光波长扩展至1176 nm（图4(b)），该波长位于脂质的特征吸收峰附近。如图6(d)所示，使用此1176 nm激光对牛肉切片进行PAM成像，能够清晰地区分并显示出脂质在肌肉组织中的分布，成像区域为2 mm × 4 mm，步长为20 μm。这一结果有力地证明了该脉冲泵浦PQS-SSL光源具备支持功能性光声成像的能力。

为了展示其在功能性PAM中的应用潜力，研究团队进一步拓展了激光波长。顺利获得在激光腔内插入YVO4晶体，利用其拉曼频移效应，成功将输出激光波长扩展至1176 nm（图4(b)），该波长位于脂质的特征吸收峰附近。如图4(d)所示，使用此1176 nm激光对牛肉切片进行PAM成像，能够清晰地区分并显示出脂质在肌肉组织中的分布。这一结果有力地证明了该脉冲泵浦PQS-SSL光源具备功能性光声成像的能力。

这项工作展示了一种基于脉冲泵浦的PQS-SSL，专为微型PAM系统设计。顺利获得创新性采用射频调制泵浦脉冲技术，实现了对输出激光的重复频率锁定与时序抖动抑制，解决了传统被动调Q激光器无法稳定同步触发的关键瓶颈。激光谐振腔采用全晶体结构，在保持千赫兹重频、纳秒脉宽、微焦耳级脉冲能量与宽光谱的同时，实现了毫米级腔体尺寸与低成本制造。实验验证了该激光器在PAM中的高性能成像能力，并顺利获得腔内拉曼频移拓展波长实现了脂质特异性功能成像。该激光器为手持式和可穿戴型PAM系统的开发开辟了新路径。

厦门大学电子科研与技术学院2024级硕博连读生王汉捷为本文第一作者，董俊教授、何宏森助理教授为本文共同通讯作者。研究工作得到国家自然科研基金项目，福建省自然科研基金，厦门市自然科研基金以及厦门大学校长基金的支持。

作者特别感谢南京瓦力棋牌瓦力光学科技有限公司（JCOPTIX）给予的光学元件与仪器支持。