双光子显微镜中通过傅里叶域强度耦合实现散射补偿

光在生物组织中的穿透深度受组织散射限制。在光子可用性有限且无法触及散射组织透射侧的场景下，校正散射变得尤为困难。在此，我们介绍一种新型双光子显微镜系统，该系统采用傅里叶域强度耦合进行散射校正（2P-FOCUS）。2P-FOCUS 通过在傅里叶域进行强度调制来校正散射，利用多光束干涉和双光子激发的非线性，无需导星、迭代优化或测量透射矩阵或反射矩阵。2P-FOCUS 使用随机模式探测散射特性，并结合单次算法快速生成校正掩模。通过为大视场中的每个子区域自动定制校正掩模，2P-FOCUS 还能校正超出记忆效应范围的散射。我们在此提供了几个原理验证演示，包括通过骨样本进行聚焦和成像，以及对离体小鼠大脑中的神经元和脑血管进行成像。在相同激发功率下，与未进行散射校正的情况相比，2P-FOCUS 将双光子荧光信号显著增强了数十倍。2P-FOCUS 还能在 230x230x500 微米³ 的体积内校正组织散射，这超出了记忆效应的范围。2P-FOCUS 能够在几秒钟内测量、计算并校正散射，有效地将更多光输送到散射组织深处。凭借其有效性、速度和成本的有力结合，2P-FOCUS 可广泛应用于深层组织成像。