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oe1(光电查) - 科学论文

6 条数据
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  • 具有改进空间分辨率的高度纵向偏振相干反斯托克斯拉曼散射显微镜

    摘要: 我们提出一种通过相位调制增强纵向偏振分量并提高径向偏振相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微镜空间分辨率的方法。在泵浦光束上施加特制相位图案以抑制焦区径向偏振场分量。经此调制后,计算得出纵向与径向偏振CARS场的强度比从2.57提升至14.7,对120纳米聚苯乙烯微球的CARS成像模拟显示:无论是前向还是后向检测,空间分辨率均实现超过3倍的提升。该方法有望推广至其他非线性光学成像模式以增强纵向偏振分量。

    关键词: 空间分辨率、显微镜技术、相位调制、纵向偏振、相干反斯托克斯拉曼散射

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 高通量无标记分子指纹流式细胞术

    摘要: 流式细胞术是生物学中用于对大型异质群体内的单细胞进行计数和分析的不可或缺的工具。然而,它主要依赖荧光标记来区分细胞,因此存在几个根本性缺陷。在此,我们提出一种基于微流控芯片的高通量拉曼流式细胞仪,以无标记方式化学探测单个活细胞。该仪器采用快速扫描傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼散射光谱仪作为光学询问器,使我们能够以创纪录的高通量(约2000个事件/秒)获取每个单细胞在指纹区(400至1600 cm?1)的宽带分子振动光谱。作为传统流式细胞术无法实现的实用应用,我们展示了该方法在高通量无标记单细胞分析中的应用,用于分析莱茵衣藻的虾青素生产力和光合动力学。

    关键词: 高通通量、虾青素、无标记、单细胞分析、微流控技术、流式细胞术、拉曼光谱、湖泊红球藻、相干反斯托克斯拉曼散射

    更新于2025-09-22 23:43:18

  • 利用具有非对称振幅和相位的激光脉冲产生的相干反斯托克斯拉曼散射信号的重建

    摘要: 超短啁啾激光场中的时间和频率不对称性可能是色散传播、脉冲整形技术或非线性光学中所需辅助光脉冲产生的结果。本文试图解答如何在啁啾飞秒激光脉冲的不对称条件下解析求解相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的问题。该方法分为两部分:一部分处理场振幅,另一部分处理相位。前者围绕高斯依赖关系展开——这种关系除在超短激光物理中较为常见外,还可通过排列组合来复现光谱不对称的激光振幅;后者则限定于具有三次频率依赖性(即二阶啁啾)的场相位,通过向二次相位添加线性项来模拟其不对称性。要解决CARS问题带来的复杂性,必须同时对三个激光脉冲的振幅和相位进行上述近似处理。与已知实验及数值结果的对比验证了该模型的有效性。

    关键词: 激光光谱学、相干反斯托克斯拉曼散射、超快激光物理

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 单环充气光子晶体光纤中的双色泵浦宽带相干反斯托克斯拉曼散射

    摘要: 在环境监测和医学领域,对百万分之一(ppm)及以下浓度水平的痕量气体进行选择性检测与化学分析至关重要。光谱技术具有高度的气体类型选择性,被广泛用于测量特定分子种类的浓度。拉曼光谱具有两大关键优势:其一,泵浦波长可自由选择,且不受气体吸收谱线限制;其二,所有气体中最高的拉曼频移是氢气125太赫兹的振动跃迁,这意味着只需一台光谱仪就能检测所有已知的拉曼活性分子。 我们报道了采用双色泵浦的单环空心光子晶体光纤(SR-PCF)相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS)技术。SR-PCF提供的长共线光程显著增强了拉曼相互作用效率,且充有气体的SR-PCF具有可通过压力调节的零色散波长。通过选择适当压力,可使色散在可见光波段呈现反常色散,同时在紫外波段保持正常色散。在此条件下,通过精细调节压力使退相位最小化,可见光泵浦产生的拉曼相干可用于紫外光二次泵浦的反斯托克斯信号相位匹配生成。这种设计将"制备"泵浦与"读出"泵浦在光谱上分离。紫外波段较低的退相位速率使得沿整个光纤长度高效产生所有已知拉曼活性气体分子的抗斯托克斯信号成为可能——这相比其他光谱技术具有显著优势。 双色泵浦方案克服了CARS技术中非共振背景(NRB)导致的主要检测限问题。其原理在于NRB是泵浦与种子脉冲重叠时才存在的准瞬时效应。虽然这也是拉曼激发的必要条件,但由此产生的相干波在通过分子间碰撞弛豫前具有纳秒级寿命。因此通过适当延迟读出泵浦脉冲,可抑制NRB。图1(a)展示了当读出泵浦与斯托克斯种子重叠时,测得的缓冲气体氮气中两种痕量气体(500ppm氢气和600ppm甲烷)的CARS光谱;图1(b)则显示泵浦相对斯托克斯种子延迟2纳秒时,20ppm氢气与350ppm甲烷的CARS光谱。如图所示,SR-PCF中的双色泵浦CARS方案将NRB降低了120分贝,使检测限提升15分贝,在仅需20千瓦峰值泵浦功率条件下即可检测低至20ppm的痕量气体浓度。这种新型双色泵浦CARS方法在环境监测和医学应用中极具潜力,兼具高灵敏度、短采集时间(数秒)和多组分同步检测的优势。

    关键词: 拉曼光谱、光子晶体光纤、双色泵浦、相干反斯托克斯拉曼散射、痕量气体检测

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 二硫化钼上相干拉曼散射的巨大化学表面增强效应

    摘要: 拉曼光谱是分子化学分析和生物成像的强大工具,当与相干效应和表面效应带来的巨大增强相结合时,会展现出惊人的灵敏度。贵金属纳米颗粒因其通过电磁和化学机制提供较大的增强因子,常被用于自发表面增强拉曼散射(SERS)和表面增强相干反斯托克斯拉曼散射(SECARS)光谱技术。最近,二维(2D)半导体材料(如单层二硫化钼MoS2)作为比贵金属纳米颗粒更廉价的基底,被探索用于潜在的SERS应用。然而,此前尚未研究过SECARS在2D材料上的相干增强效应。本研究展示了含二维MoS2纳米晶体的吡啶-乙醇溶液的SECARS实验测量结果,其相对于相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)具有高达10^9的巨大化学增强因子,这归因于电荷转移态和共振激发的MoS2。相比之下,使用非相干非共振激发在MoS2上获得的SERS信号增强至少低两个数量级。时间分辨SECARS测量直接揭示了振动退相位速率的增加,为吡啶-乙醇-MoS2体系中的电荷转移提供了有力证据。

    关键词: 吡啶、二硫化钼、表面增强拉曼散射、拉曼、乙醇、相干反斯托克斯拉曼散射、表面增强相干反斯托克斯拉曼散射

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 多模态非线性显微镜图像中用于头颈部癌自动检测的全卷积网络:一项初步研究

    摘要: 背景:基于全卷积神经网络(FCN)的自动化图像分析算法被开发用于根据非线性显微图像区分头颈癌与非癌性上皮组织。 方法:使用头颈癌切片进行标准组织病理学检查,并通过相干反斯托克斯拉曼散射、双光子激发荧光和二次谐波显微成像技术的组合,将这些切片与同一区域的多模态图像进行配准。采用FCN对四类目标(癌症、正常上皮、背景及其他组织类型)进行语义分割分析。 结果:共分析了12名患者的114张图像。通过图像块评分聚合,四类目标的平均识别率和总体识别率分别为88.9%和86.7%。处理数据集中整张切片图像平均耗时113秒。 结论:多模态非线性显微技术与基于FCN的自动化图像分析相结合,有望成为客观区分头颈癌与非癌性上皮组织的有效技术。

    关键词: 数字病理学、语义分割、诊断学、二次谐波成像、卷积神经网络、双光子激发荧光、光谱组织病理学、图像分析、头颈癌、相干反斯托克斯拉曼散射

    更新于2025-09-04 15:30:14