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Optical-resolution photoacoustic microscopy with a needle-shaped beam

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作者
Rui Cao,Jingjing Zhao,Lei Li,Lin Du,Yide Zhang,Yilin Luo,Laiming Jiang,Samuel P. X. Davis,Qifa Zhou,Adam de la Zerda,Lihong V. Wang
出处
期刊:Nature Photonics [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 89-95 被引量:80
标识
DOI:10.1038/s41566-022-01112-w
摘要

Optical-resolution photoacoustic microscopy can visualize wavelength-dependent optical absorption at the cellular level. However, this technique suffers from a limited depth of field due to the tight focus of the optical excitation beam, making it challenging to acquire high-resolution images of samples with uneven surfaces or high-quality volumetric images without z scanning. To overcome this limitation, we propose needle-shaped beam photoacoustic microscopy, which can extend the depth of field to around a 28-fold Rayleigh length via customized diffractive optical elements. These diffractive optical elements generate a needle-shaped beam with a well-maintained beam diameter, a uniform axial intensity distribution and negligible sidelobes. The advantage of using needle-shaped beam photoacoustic microscopy is demonstrated via both histology-like imaging of fresh slide-free organs using a 266 nm laser and in vivo mouse-brain vasculature imaging using a 532 nm laser. This approach provides new perspectives for slide-free intraoperative pathological imaging and in vivo organ-level imaging. The use of a needle-shaped optical beam improves the depth of field for photoacoustic imaging.
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