拉曼散射显微镜作为一种强大的工具，因其非接触、无标记和高度针对分子组成的特性而受到重视。它在材料表征、生物医学诊断和环境监测中得到了广泛应用[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。然而，拉曼散射截面通常比瑞利散射弱10?到10?倍，导致拉曼信号极其微弱，常常被强烈的瑞利背景或荧光噪声所掩盖[[7], [8]]。
为了有效检测拉曼信号，传统的拉曼成像系统通常采用基于光栅或棱镜等色散元件的逐点扫描方案[[9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20]]。在这些系统中，拉曼信号通过色散元件进行光谱分散，然后使用狭缝和探测器阵列在频率域中记录。虽然这种配置可以实现高光谱分辨率，但存在几个限制：（1）狭缝的存在显著降低了光通量；（2）点扫描成像本身速度较慢。例如，扫描一个100 × 100 μm的区域，以1 μm的步长和每个像素0.5秒的积分时间，可能需要至少几十分钟才能获取一张图像；（3）采集过程对系统不稳定性和样品漂移非常敏感，不适合快速成像和大视野应用。
相比之下，静态傅里叶变换成像光谱仪（FTIS）更适合高光谱显微成像。这些系统通常使用焦平面阵列探测器记录干涉图，并通过傅里叶变换提取光谱信息。凭借高通量和并行采集的优势，FTIS能够同时捕获大量像素的光谱信息[[21], [22], [23], [24], [25], [26]]。Wadduwage提出了一种近共路干涉仪设计，将傅里叶变换成像光谱与宽场显微镜相结合，通过共路布局显著提高了机械和相位稳定性，并有效抑制了由环境振动引起的干涉条纹漂移[27]。Müller将光片照明引入拉曼显微镜，开发了光片拉曼微光谱技术，大幅减少了3D实时成像过程中的光漂白和光损伤，并提高了大体积样品的信噪比（SNR）[28]。Ardini构建了一个宽场傅里叶变换拉曼显微镜平台，能够快速检测和分类微塑料颗粒[29]，后来将其扩展为一个高通量、多模态的宽场FT-Raman系统，无需逐点扫描即可同时获取化学成分和形态信息，适用于环境监测和快速筛查[30]。Jurowski等人开发了一种集成多模态显微镜（AIRsight），结合了拉曼和傅里叶变换红外（FTIR）光谱技术，能够在单个平台上同时获取互补的振动光谱信息，增强了复杂材料和生物样品的多维表征[31]。为了进一步提高光谱采集速度和功能集成，Sinjab提出了一种快速、宽带的傅里叶变换相干拉曼系统，与多模态非线性光学显微镜相结合，能够同时执行CARS、SRS、SHG等成像模式，实现全面的分子和化学映射[32]。Smith通过引入低频相干拉曼成像方法解决了高散射样品的挑战，即使在浑浊介质中也能保持高的光谱SNR和结构分辨率[33]。
尽管有这些优势，静态FTIS系统在应用于高分辨率拉曼成像时仍面临几个挑战：（1）大多数系统通过两束光之间的空间剪切产生固定的光程差（OPD）分布，但缺乏调节剪切参数的灵活性，从而限制了可实现的光谱分辨率；（2）记录的干涉图的横轴对应于OPD分布而非实际波长，使系统对机械和相位不稳定性非常敏感；（3）光谱重建的准确性严重依赖于干涉条纹的质量，非线性OPD分布或条纹畸变（如曲率和倾斜）会导致光谱偏移和失真，影响分辨率和可靠性。
为了解决这些挑战，本文提出了一种基于色散-干涉混合架构的拉曼显微成像系统，这种方案在保持高光通量的同时实现了高光谱分辨率，为快速高效的拉曼高光谱成像提供了可行的策略。
