专访MKS刘斌博士：引领多光子成像技术革新，赋能生命科学深层探索

原创 小X 光电汇OESHOW 

2025年03月19日 17:31 上海

作为全球生物成像激光器市场领导者，MKS Spectra-Physics 公司始终关注多光子成像应用，多年来矢志不渝地致力于为该领域提供先进、可靠的激光光源，全力为科研人员打造最前沿的科研工具，以助力科学发现的不断涌现以及人类健康的持续进步。

在本届慕尼黑上海光博会上，光电汇采访了MKS Spectra-Physics资深应用工程师刘斌博士，深入探讨了公司在多光子成像技术领域的创新历程、产品优势以及未来发展方向。

一、创新基因：三十年技术积淀，领跑多光子成像革命

生物医学研究的微观领域中，光学成像始终是解析生命动态的核心工具之一。从十九世纪的明场显微观察，到二十世纪荧光标记技术的突破，科学家们不断拓宽光学极限以捕捉生命活动的真实图景。然而，当研究视野深入活体组织深层时，传统共聚焦显微镜不仅成像深度受限，强激光引发的光毒性更成为长期观测的致命瓶颈。在此背景下，多光子成像技术凭借其独特的非线性光学效应，利用长波长近红外光穿透生物组织，仅在焦点区域触发荧光分子的多光子协同吸收，这种兼具深层穿透、亚细胞分辨率与极小光损伤的特性，为生命科学研究开辟了前所未有的道路。

在多光子成像领域，MKS数次引领行业之先。

刘斌博士在回顾MKS的创新历程时，如数家珍地提到：“在过去的几十年时间里，创新始终是我们秉持的核心使命。针对多光子成像应用，我们先后推出了一系列具有革新性的产品。”

1990年，MKS率先推出第一台商用超快钛蓝宝石激光器Tsunami。凭借其结构简单、工作稳定、波长调谐范围宽以及输出脉宽窄等诸多优势，Tsunami迅速取代了传统的染料激光器，成为多光子成像领域的主流光源，开启了多光子成像技术发展的重要篇章。

1993年，MKS再次引领行业之先，推出了同步泵浦的fs OPO。这一创新产品进一步拓宽了波长调谐范围，为多光子成像技术的应用拓展提供了更广阔的空间，满足了科研人员对于不同波长需求的多样化探索。

1999年，MKS发布了第一台一体式全自动可调谐飞秒激光器Mai Tai。它凭借优异的性能和出色的易用性，极大地拓宽了多光子成像的用户群体，有力地推动了多光子成像技术在神经科学领域的广泛应用，让更多科研人员能够借助这一先进技术开展深入研究，为神经科学的发展注入了新的活力。

2007年，MKS在Mai Tai的基础上进行创新性升级，加入了色散预补偿技术，率先推出了全自动色散补偿可调谐超快激光器Mai Tai DeepSee。其专利的DeepSee色散补偿技术能够极大程度减少外部显微镜光路造成的脉冲展开，从而最大化荧光信号强度，显著提升成像质量和效果。

2011年，MKS又率先开发了第一台一体式全自动双波长输出、超宽带可调谐超快激光器InSight。其波长调谐范围高达680-1300 nm，这一突破性产品为多光子成像技术带来了更广泛的应用可能性，满足了复杂生物组织成像等多方面的需求。

2017年，MKS再次在InSight系列产品上实现新的跨越，推出了高功率版本InSight X3，将输出功率提升至2 W。与钛宝石激光器相比，InSight系列激光器调谐范围更宽，输出功率更高，凭借卓越的性能和可靠性，InSight已经成为众多客户的优先选择，其也为多光子成像光源的发展树立了新的标杆。

此外，2015年，针对三光子成像应用，MKS还推出了第一台全自动、可调谐激光光源Spirit NOPA。这一产品为三光子成像研究提供了有力的工具支持，进一步拓展了公司在多光子成像领域的技术版图，持续推动行业向前发展。

通过这些创新，MKS不仅巩固了其在多光子成像领域的领导地位，更为整个行业的发展注入了源源不断的动力。

二、InSight激光器：多光子成像的颠覆性突破

在众多产品中，InSight激光器无疑是MKS Spectra-Physics的明星产品之一。

在InSight激光器问世之前，钛宝石激光器长期占据着多光子成像主流光源的地位。然而，钛宝石激光器存在一定的局限性，其波长调谐范围局限在大约700-1000 nm之间，而且在波长调谐曲线边缘区域，输出功率偏低。这导致诸多重要的荧光团，例如mCherry、Cy-5等，无法得到有效地激发。除此之外，对于广大从事多光子成像研究的用户来说，他们还迫切期望能够实现更深层次的成像观测。

刘斌博士解释道：“众所周知，散射是制约成像深度的关键因素之一，而散射程度与波长密切相关，通常波长越长，受到的散射影响就越小。正是基于这两点重要原因，我们在2011年率先推出了InSight，将波长调谐范围显著拓宽至1300 nm。除了具备更宽的调谐范围这一优势外，InSight激光器还支持双波长同时输出，这无疑为客户的研究工作提供了更为丰富和多元的可能性。”

为了增强信号强度并提升成像质量，InSight激光器在多个方面进行了优化。“首先，其典型输出脉宽控制在百飞秒左右，这一设计显著提高了信号强度。其次，InSight激光器内部集成了DeepSee专利色散补偿模块，这一模块能够有效减少因外部显微镜光路造成的脉冲展宽现象，确保最终到达样品上的脉冲宽度压缩至最小值，从而最大化荧光信号强度，显著提升成像效果和信噪比。”

值得注意的是，脉冲时域波形对荧光信号强度的影响常常被忽视。InSight激光器采用固体激光设计，其输出脉冲波形非常干净，不存在脉冲基座和旁瓣等问题。与光纤激光器相比，在相同实验条件下，InSight激光器能够激发出更强的荧光信号，为科研人员提供了更高质量的成像结果。

刘斌博士自豪道：“麻省总医院的研究学者曾报道，使用InSight激光器输出1280 nm激光作为激发光源，对Alexa680染色的小鼠大脑微血管进行成像，成功达到了1.4毫米的成像深度。”

自2011年推出InSight DeepSee以来，MKS历经了多代产品的持续优化与升级，如今的InSight X3+已经是第四代产品。与前几代产品相比，InSight X3/X3+最为显著的提升当属输出功率。刘斌博士介绍：“目前，InSight X3的输出功率已实现翻倍，达到了原始第一代InSight DeepSee的2倍之多，而 InSight X3+更是在InSight X3基础上更进一步，再次将输出功率提升了50%。”

此外，InSight激光器的配置极为灵活，用户可依据自身需求选择不同的型号。例如，若追求高性价比，可选择InSight X3；若需要更高功率，则可选择InSight X3+。此外，如果需要1045 nm的固定波长输出，用户还可以添加双波长输出选项，并根据实际需求选择是否添加色散补偿。对于有实时控制激光器输出功率需求的客户，选择带“-A”的版本更为合适。InSight X3/X3+ A内置集成衰减器，可实时优化脉冲能量，以达到最佳的实验效果。

三、多维市场战略：产学研联动与生态合作驱动技术落地

尽管InSight激光器主要面向科研领域，但在其设计与生产过程中，MKS深度融合了工业激光器的成熟经验。

刘斌博士说道：“众所周知，工业激光器需要长时间高强度运行，对稳定性和耐用性有着极高的要求。借鉴这一理念，InSight激光器采用整体式设计，内部广泛运用EternAlign不可调镜架，并经过严格的冲击、振动、高温、高湿等测试。这些举措确保了InSight系列激光器能够长时间稳定运行，全面满足客户实验对激光器的严苛需求。”

在市场推广方面，由于InSight激光器主要瞄准生物成像应用，MKS在市场端与多光子显微镜厂商深度合作，将InSight激光器与显微镜系统无缝整合，为生命科学领域的客户提供一站式解决方案。同时，MKS积极参与各类行业展会与学术会议，借助这些平台充分展示InSight激光器的独特魅力与性能优势，让自行搭建显微镜的研究人员以及其他领域的学者能够近距离接触和深入了解这一产品。

据刘斌博士介绍，目前，InSight激光器已成功通过所有主流显微镜厂商的验证，其卓越品质在用户群体及市场中广受赞誉。与市面上同类型产品相比，InSight凭借其优异的性能与稳定的质量赢得了市场认可。其可靠性更是得到了超过1000篇同行评审文章的权威背书，进一步巩固了其在行业中的领先地位。

对于生物成像这片充满潜力的市场，MKS一直在深度耕耘。刘斌博士表示：“我们始终致力于为科研和工业应用提供创新且可靠的技术支持，帮助用户突破成像技术的边界。”

例如，前年推出的Vanguard One UV125，是一款体积紧凑、高度集成的准连续激光器，波长为355 nm，输出功率高达125 mW以上。这样的性能配置使其成为共聚焦显微镜、流式细胞仪、宽场荧光成像等生物成像应用的“得力助手”，为科研人员提供了高效、可靠的光源解决方案。

此外，MKS新近推出的ODiate系列荧光滤光片也备受瞩目。其高截止深度（ODavg≥10）与高透射率两大核心特性，在实际应用中能够最大化信号强度，让微弱的生物荧光信号也能被清晰捕捉，从而进一步提升成像质量。

刘斌博士补充道：“MKS在生物成像领域持续发力，不断推陈出新，以多元化的前沿技术与产品，全方位助力生物成像技术迈向新的高度。未来，我们将继续在这一领域书写辉煌篇章，为科研和工业应用提供更强大的支持与解决方案，推动行业不断向前发展。”