本研究成果由 Carlo Bevilacqua 和 Robert Prevedel 共同完成，以《Full-field Brillouin microscopy based on an imaging Fourier-transform spectrometer》为题，于2025年2月在《Nature Photonics》发表。

技术原理
01传统技术瓶颈
常规布里渊光谱依赖虚拟成像相位阵列（VIPA）或法布里-珀罗干涉仪，需按奈奎斯特定理密集采样（>10⁶点/光谱），导致单点测量耗时数百毫秒。例如780 nm波段实现0.5 GHz分辨率需扫描数小时，无法满足生物样本实时成像需求。

干涉图包络提取：通过迈克尔逊干涉仪获取散射光程差信号，仅需在激光频率ωₗ附近稀疏采样（Nₗ≥3点），拟合余弦函数提取振幅衰减包络
频谱重建：对包络函数作傅里叶变换，将频谱中心归零重建，避免全频段扫描
噪声抑制：铷蒸气池滤除>80 dB弹性散射光，保留布里渊信号

03光学系统设计
照明端：光片照明（厚度10 μm）激发样本声学振动
探测端：双路干涉光路中，电机控制空心角反射器产生纳米级程差，sCMOS相机同步捕获全场干涉图

发展历程与应用场景
012009-2023：概念验证与技术迭代
2009年 布里渊生物力学关联性确立（Prevedel, Nat Methods）
2023年 线扫描技术提速100倍（Bevilacqua, Nat Methods）
2025年 全场成像突破：FTBM将数据吞吐量提升至40,000 spectra/s，较共聚焦方法快三个数量级

重要发现
01仿体三维成像
油滴-琼脂糖样本测试中，系统以273×323×72 μm³视场同步获取频移/线宽分布，空间分辨率达0.58 μm（横向），频移精度±70 MHz：

02光学噪声抑制模型
建立光子探测方程：2N detect=N ASE+N elas+N Br+[N elas+N Br×A(τ)]×cos(ω Lτ)

证实当布里渊光子数>1,000时，频移误差<20 MHz，且相机读出噪声≤5e⁻时仍保持量子噪声极限性能。

03速度突破
单像素采集时间25 μs，15 GHz频谱范围内实现0.1 Hz全场成像速率（300×300 μm²视场），较线扫描法提速100倍。

挑战与展望
当前FTBM临床转化面临三重障碍：
光路需双侧光学通路，限制体内深组织成像；
组织折射率失配引发伪影；
激光功率上限70 mW制约大视场高分辨率应用。

未来突破方向包括：开发折射率匹配液（如Boothe et al. eLife方案）消除界面畸变；结合轴向平面显微术（Li et al. Sci Rep）提升散射角兼容性；通过级联AOM滤波抑制放大自发辐射（ASE）噪声。预计5年内可实现肿瘤组织弹性分级、角膜病变早期诊断等临床场景应用，并进一步与拉曼联用形成"化学-力学"多模态成像平台。

Bevilacqua C, Prevedel R. Full-field Brillouin microscopy based on an imaging Fourier-transform spectrometer. Nat Photonics. 2025;19(5):494-501.

DOI:10.1038/s41566-025-01619-y.