Unified image formation theory for microscopy and optical coherence tomography in 4-D space-time
本研究借助量子物理原理与四维表示法，构建了统一的光学成像理论框架，打通了经典显微镜到前沿仪器及光学相干断层扫描的成像理论关联，为理解不同成像类型的联系提供了通用方法。
2025-01-21 physics.optics
Evaluation of Analytical Models in Scattering Scanning Near-field Optical Microscopy for High Spatial Resolution Spectroscopy
本文评估了两种描述s-SNOM中AFM针尖与介电材料相互作用的分析模型，并通过逆方法反演样品介电常数谱验证其有效性，以支持高空间分辨率光谱应用。
2024-11-19 physics.optics
Laser-scanning optical-frequency-comb microscopy for multimodal imaging
本文提出一种采用光学频率梳激光器的激光扫描显微镜技术，通过双梳光谱干涉图实现单次测量的多模态成像，并展示其在多种光谱成像应用中的潜力。
2024-05-28 physics.optics
The optimal form of the scanning near-field optical microscopy probe
提出了一种确定近场光学显微镜探头最佳形状的理论方法。得到了亚波长孔径探头最佳形状的解析表达式。通过数值计算，说明了具有最佳形式的探头的优点。进行的计算表明，10倍更大的光通量和接收的可能性，更复杂的本地化的光在输出探头孔径，这可能表明更好的空间分辨率的光学图像在近场光学技术使用最佳的探针。
2005-09-25 physics.optics
Optical image amplification in dual-comb microscopy by use of optical-fiber-amplified interferogram
双梳显微术（DCM）是一种基于双梳光谱（DCS）和二维光谱编码（2D-SE）相结合的无扫描共焦激光显微术，具有振幅和相位的共焦特性。然而，2D-SE光学系统中的信号损失由于降低的信噪比而阻碍了图像获取速率的增加。在这篇文章中，我们演示了在DCM与掺铒光纤放大器（EDFA）的光学图像放大。图像编码DCS干涉图与EDFA的结合使用不仅有利于幅度和相位图像的批量放大，而且还可以显著抑制放大的自发发射（ASE）背景。光学图像放大DCM的有效性突出在单次拍摄定量纳米级表面形貌和水对流下的聚苯乙烯珠动态的实时电影。该方法将是一个强有力的工具，实时观察表面形貌和快速动态现象。
2020-01-20 physics.optics
Field tunable plasmonic lenses for optical microscopy
本研究针对亚波长光学成像需求，探究纳米狭缝阵列等离子体透镜的可调谐性，通过COMSOL Multiphysics仿真验证了狭缝设计、折射率等参数可调控光场约束效果，为高分辨率光学显微镜的透镜设计提供了参考。
2024-12-12 physics.optics
Optical scatter imaging using digital Fourier microscopy
最近由Alexandrov等人报道的关于光学散射成像的方法，称为数字傅立叶显微术（DFM），代表了数字傅立叶全息术对生物物质的选择性成像的适应。记录样品光散射的全息模式使得能够重建样品图像。样品成分的形状因子提供了在后处理阶段通过灵活的数字傅立叶滤波来实现这些成分的辨别的基础。像在暗场显微镜，DFM图像的对比度似乎改善由于抑制从扩展的样品结构的光学散射。在本文中，我们提出了理论和实验研究的DFM使用生物体模，其中包含多态散射。
2007-03-07 physics.optics
SOFISM: Super-resolution optical fluctuation image scanning microscopy
超分辨率光学显微镜是一个快速发展的科学领域，致力于对亚波长尺寸的物体进行成像，在生物学和技术的多个分支中留下了印记。虽然几种超分辨率光学显微镜方法已成为生命科学成像的常用工具，但由尖端技术支持的新方法不断涌现。一个相当最近除了超分辨率工具箱，图像扫描显微镜（ISM），实现了高达两倍的横向分辨率增强在一个强大的和简单的方式。为了进一步提高ISM在所有三个维度的分辨率，我们提出并实验证明在这里超分辨率光学起伏图像扫描显微镜（SOFISM）。在ISM架构中测量荧光波动对比度，我们获得了具有超过衍射极限的x2.5横向分辨率以及用市售量子点标记的固定细胞样品的增强轴向分辨率的图像。ISM技术的固有时间平均使得能够在毫秒级像素停留时间内获取波动相关对比度的图像。因此，SOFISM可以提供一个强大的路径，以实现高分辨率的图像在一个稍微修改的共聚焦显微镜，使用标准的荧光标记，并在合理的采集时间。
2020-03-07 physics.optics
Compact Optical-Resolution Photoacoustic Microscopy System with Reflective Objective-Based Transducer Integration
University of Bern（伯尔尼大学）；Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院）
提出一种紧凑型光学分辨率光声显微镜系统，通过反射物镜将大面积PVDF换能器集成于光学遮挡区，实现高光学性能与声检测效率，并验证了对黑色素的无标记成像能力。
2026-06-08 physics.optics
Near-field optical random mapping (NORM) microscopy
近几年来，人们提出了几种克服远场显微衍射极限的方法。然而，超分辨率的问题只有在荧光显微镜下才能可靠地解决，分辨率高达20- 30 nm。在没有荧光染料的情况下获得低于100 nm的光学分辨率需要使用相当缓慢和复杂的扫描近场光学显微镜（SNOM）技术。提出了一种利用远场显微镜观察纳米粒子在浸没液体中的布朗运动，实现光学近场采集的方法。该方法的分辨率仅受可以由给定远场显微镜记录（检测）的纳米颗粒的尺寸的限制。从这个角度来看，这种分辨率可以达到10- 20 nm。到目前为止，我们实现了约140 nm的分辨率，通过物镜观察120 nm的颗粒，N.A.= 0.4.因此，对于给定的显微镜物镜，分辨率提高了五倍。
2013-09-02 physics.optics
Optimal transfer functions for bandwidth-limited imaging
经典光学显微镜的基本限制之一是光学分辨率的衍射极限。它是由光学显微镜的光学传递函数（或OTF）的有限带宽引起的，这限制了显微镜透射的最大空间频率。然而，考虑到OTF的频率支持，其完全由所使用的光学硬件确定，一个开放且未解决的问题是什么是跨越该支持的空间频率的最佳振幅和相位分布，其提供“最清晰”的可能图像。在本文中，我们将回答这个问题，并提出如何为任何给定的成像系统找到最佳OTF的一般规则。我们讨论我们的结果在光学显微镜的背景下，特别是考虑的情况下，宽视场显微镜，共焦图像扫描显微镜（ISM），4PI显微镜，和结构照明显微镜（SIM）。我们的研究结果是很重要的，找到最佳的反卷积算法的显微图像，我们证明了这一实验的例子ISM。我们的研究结果也可以作为设计光学系统，提供最好的图像的指导方针，他们可以很容易地推广到非光学成像，如望远镜成像，超声成像，或磁共振成像。
2022-03-10 physics.optics
Light Microscopy: An ongoing contemporary revolution
光学显微镜是仍然用于前沿研究的最古老的科学仪器之一。Ernst Abbe在19世纪对显微镜分辨率极限的阐述让一代又一代的科学家相信，对单个分子的光学研究和分辨亚波长结构是不可行的。2014年诺贝尔奖的超分辨率荧光显微镜标志着一个明确的认识，即旧的信念必须重新审视。在这篇文章中，我们提出了一个批判性的概述各种最近的发展，光学显微镜。除了流行的超分辨率荧光方法，我们还讨论了各种其他技术和成像对比度的前景，并考虑了未来的一些基本和实际挑战。
2015-06-08 physics.optics
Inferring scattering-type Scanning Near-Field Optical Microscopy Data from Atomic Force Microscopy Images
本研究提出利用生成式AI模型和分析模型，从AFM图像及探针位置信号推断并生成虚拟s-SNOM数据，无需直接光学测量，显著降低纳米级成像的时间与成本。
2025-04-03 physics.optics
Multifrequency Excitation and Detection Scheme in Apertureless Scattering Near Field Scanning Optical Microscopy
我们从理论上和实验上证明了一种多频激发和检测方案，在无孔近场光学显微镜，超过目前最先进的灵敏度和背景抑制。通过激发原子力显微镜针尖的两个第一弯曲模式，并解调检测信号的谐波在其总和，我们提取了近场信号的灵敏度和深亚波长分辨率提高了一倍，达到$λ/230$。此外，该方法提供了丰富的控制实验自由度，扩大了参数空间，实现完整的光学背景抑制。该方法突破了近场信号的非干涉完整相位和振幅恢复的基础，并且适用于任何多模态激励和高次谐波解调。
2017-06-12 physics.optics
Three-dimensional direct laser writing inspired by stimulated-emission-depletion microscopy
三维直接激光写入已成为纳米和微米技术的一种成熟、通用、广泛甚至易于商业化的“主力”。然而，它的横向和轴向空间分辨率本质上是由阿贝的衍射限制-类似于光学显微镜。在显微镜，受激发射耗尽的方法最近绕过阿贝的障碍和横向分辨率下降到5.6 nm，使用可见光已经实现。在本文中，非常简要地回顾了我们以前的努力，在光学显微镜的成功，光学光刻方面，我们提出了我们的最新成果，在横向以及更相关的轴向方向的分辨率提高。本文提出的结构为下一代激光直写光刻技术提供了新的分辨率基准。特别是，我们打破了横向和轴向阿贝准则的第一次。
2011-05-28 physics.optics
Photoemission Electron Microscopy as a tool for the investigation of optical near fields
光发射电子显微镜被用来成像的电子从专门定制的银纳米粒子沉积在硅基板（与其原生氧化物SiO $_{x}$）的光发射。通过分别用Hg UV灯（光子能量截止$\hbarω_{UV}=5.0$ eV，波长$λ_{UV}=250$ nm）和用Ti：蓝宝石飞秒激光器（$\hbarω_{l}=3.1$ eV，$λ_{l}=400$ nm，脉冲宽度低于200 fs）照射来诱导光发射。虽然在高于银等离子体频率的能量下照射时观察到来自金属的均匀光电子发射，但在较低的光子能量下，发射局限于结构的尖端。这被解释为一个签名的局部电场，因此提供了一个工具来映射的光学近场与发射电子显微镜的分辨率。
2005-05-25 physics.optics
Near-field optical microscopy with a nanodiamond-based single photon tip
我们介绍了一个点状扫描单光子源，在室温下工作，并提供了一个特殊的光稳定性（无闪烁，无漂白）。这是通过以受控的方式在光学探针的顶点处接枝具有单个氮空位色心占据的金刚石纳米晶（尺寸约20 nm）来获得的。作为一个应用，我们在近场成像金属纳米结构，从而实现了近场扫描单光子显微镜在室温下的长期工作。我们的工作可能对纳米科学的各个新兴领域都很重要，这些领域需要量子发射体的准确定位，例如量子等离子体激元学。
2009-09-08 physics.optics
Confocal microscopy through a multimode fiber using optical correlation
我们报告了一种利用光学相关通过多模光纤获得共焦成像的方法。首先，我们在校准步骤中测量光纤的传输矩阵。这使我们能够通过对从光纤另一端发送到光纤中的波前进行整形，在光纤的一端创建聚焦点。这些光点在样品上扫描，并且通过光纤从样品返回的光与输入图案光学相关。我们表明，这实现了空间选择性的检测。该技术在微珠、干燥的上皮细胞和盖玻片上进行了演示。
2015-12-10 physics.optics
k-space Imaging of the Eigenmodes of Sharp Gold Tapers for Scanning Near-Field Optical Microscopy
我们研究了尖锐的锥形金锥的辐射图案，设计为绝热纳米聚焦探针扫描近场光学显微镜（SNOM）。场计算表明，只有最低阶本征模的这种锥度可以达到非常顶点，从而诱导产生强烈增强的近场信号。高阶模在离顶点有限距离处耦合到远场中。在这里，我们实验演示了如何区分和分离的最低阶和高阶本征模的这样一个金属锥通过在空间频率域中的过滤。我们的方法有可能大大提高在纳米尺度上的光谱实验中的信号与背景比。
2013-09-27 physics.optics
Structured illumination microscopy with extended axial resolution through mirrored illumination
宽视场荧光显微镜，虽然比共聚焦显微镜快得多，但缺乏光学切片和轴向分辨率差。3D结构照明显微镜（SIM）已被证明提供光学切片，并增加一倍的横向和轴向可实现的分辨率，但即使这样的轴向分辨率仍然是比未修改的宽场检测的横向分辨率差。使用两个高数值孔径物镜的干涉测量方案，如4Pi共焦和I5 S显微镜，已经提高了轴向分辨率，超过了横向分辨率，但代价是光学设置要复杂得多。在这里，我们研究了一种更简单的双物镜方案，我们建议可以轻松地将其添加到现有的3D-SIM显微镜中，使用传统荧光团提供超过125 nm的横向和轴向分辨率。
2018-10-10 physics.optics
Photoinduced Magnetic Force Microscopy: Enabling Direct and Exclusive Detection of Optical Magnetism
现代光学纳米元件追求更小的尺寸和个性化的功能。这些元件可以有效地操纵光的磁场，具有广阔的应用前景和巨大的挑战：磁近场是无法从传统的光学远场表征。在这里，我们提出了光致磁力显微镜直接和专门感测的磁场的光在纳米尺度。所提出的仪器利用了结构光照明下具有排他性磁激发的磁性纳米探针。磁性纳米探针检测光致磁力，其被定义为施加在纳米探针中的光致磁偶极子上的偶极洛伦兹力。由于所产生的磁力与入射磁场成比例，所测量的力揭示了纳米尺度下的磁近场分布。拟议的仪器代表了一个基本的一步，全面的电和磁近场检测和/或操纵在单个纳米元件的光学设备。
2021-07-10 physics.optics
The optical microscopy with virtual image breaks a record: 50-nm resolution imaging is demonstrated
我们展示了一种新的“微球纳米镜”，使用普通的二氧化硅微球作为超透镜，以创建一个虚像的对象在近场。放大后的虚像大大克服了衍射极限。我们能够在标准白光源下以透射和反射模式清晰地分辨50 nm的物体。白光的分辨率为实时成像病毒、DNA和分子提供了新的机会。
2010-06-21 physics.optics
Observation of nonlinear bands in near-field scanning optical microscopy of a photonic-crystal waveguide
我们用近场扫描光学显微镜测量了GaAs光子晶体波导的光子能带结构，具有高的能量和动量分辨率。有趣的是，我们观察到了本征模求解器没有预测到的额外频带，正如Huisman等人最近所证明的那样[Phys. Rev. B 86，155154（2012）]。我们研究这些额外的频带的存在下，通过执行这些频带的测量，而不同的入射光功率，揭示了非线性的功率依赖性。在这里，我们从实验和理论上证明，所观察到的附加频带是由波导特定的近场尖端效应引起的，这是以前没有报道过的，它可以显着地对检测到的场进行相位调制。
2014-10-06 physics.optics
A comprehensive model of the optical spectra of carbon nanotubes on substrate by polarized microscopy
偏振光学显微镜和光谱学正逐渐成为高通量表征单个碳纳米管（CNT）和其他一维纳米结构的关键方法，无论是在衬底上还是在器件中。交叉偏振实验中基底上碳纳米管的光学响应通常受到实验装置中光学元件偏振守恒的限制。我们开发了一个理论模型，考虑到退偏的设置和基板的光学响应。我们表明，适当的模型化的实验数据需要考虑到非相干和相干光退偏的光学元件。我们还展示了如何纳米管信号可以从通常用于增强光学对比度的抗反射衬底的复杂反射因子中解耦。最后，我们描述了一个实验方案，以提取去极化参数和复杂的纳米管的磁化率，以及它如何可以提高在复杂的情况下，个别碳纳米管的手性分配。
2018-11-23 physics.optics
Fundamental precision bounds for three-dimensional optical localization microscopy with Poisson statistics
点源定位是光学成像领域的一个重要问题。特别是，一些广泛使用的生物显微镜技术依赖于精确的三维定位的单个荧光团。由于发射器深度定位比横向定位更具挑战性，因此已经花费了相当大的努力来工程化显微镜的响应，以揭示增加的深度信息。在这里，我们考虑这种方法的理论限制，推导出量子克拉美-拉奥界（QCRB）。我们表明，现有的方法与单目标检测的深度定位超过QCRB的一个因素$>\sqrt{2}$，并提出了一个干涉仪的安排，接近界限。我们还表明，检测两个相对的目标，建立干涉测量技术在全球范围内达到QCRB。
2018-03-06 physics.optics
Laser Scanning Microscopy for Tomographic Imaging of Roughness and Point Absorbers in Optical Surfaces
针对高精度光学表面中点吸收体引发的形变与吸收关联问题，提出一种激光扫描显微断层成像方法，可同时获取表面轮廓相位图像与点吸收体损耗图像，实现了飞米级灵敏度和微米级横向分辨率，为光学表面优化与表面物理研究提供支撑。
2023-12-19 physics.optics
Multiple scattering limit in optical microscopy
光学显微镜提供了一个独特的洞察生物结构与亚微米分辨率和最小的侵入性。然而，样品本身的不均匀性会引起光的多次光的散射和光学像差，这将观察限制在接近表面的深度。为了定量预测显微镜的穿透深度，我们从理论上推导出反射中的单次散射与多次散射的比值。从这个关键量，多重散射极限推导出各种显微成像技术，如共焦显微镜，光学相干层析成像和相关方法。
2017-11-07 physics.bio-ph physics.optics
Characterization of a circular optical nanoantenna by nonlinear photoemission electron microscopy
我们报告了一个先进的圆形等离子体纳米天线超快激发下，使用非线性光电子显微镜（PEEM）在近垂直入射的调查。圆形纳米天线通过支撑光栅增强其性能，并从金膜中研磨出来。所考虑的天线示出了一个复杂的物理谐振行为，是理想的，以证明PEEM的等离子体激元效应的实验研究的可能性在纳米尺度上。场分布的天线谐振的入射场的两种可能的线性极化测量具有高的空间分辨率。此外，向外传播的汉克尔等离子体，这也是激发的结构，进行了测量和分析。我们将我们的研究结果与隔离等离子体纳米盘谐振器的测量结果和扫描近场光学显微镜（SNOM）测量结果进行比较。所有的结果都与数值模拟以及本文中讨论的解析模型非常一致。
2015-08-14 physics.optics
Integrated structural and functional optical imaging combining spectral-domain optical coherence and multiphoton microscopy
一个集成的显微镜，结合了不同的光学技术，同时成像证明。该显微镜使光谱域光学相干显微镜的基础上光学后向散射，和多光子显微镜的双光子荧光和二次谐波产生信号的检测。这种集成显微镜的独特配置允许同时采集解剖（结构）和功能成像信息，特别强调组织工程和细胞生物学领域的应用。此外，光谱特征的当代分析可以通过区分不同的组织成分来增强对比度。
2005-12-17 physics.med-ph physics.optics
Scan-less confocal phase microscopy based on dual comb spectroscopy of two-dimensional-image-encoding optical frequency comb
共焦成像和相位成像是生命科学研究和工业检测的有力工具。为了将这两种具有不同深度分辨率的技术相关联，我们将光学频率梳（OFC）引入到显微镜中。样品的二维（2D）图像像素通过2D光谱编码被编码到OFC模式，其中OFC充当具有大量离散频率通道的光学载体。然后，从双梳光谱获得的模式分辨OFC振幅谱中解码出深度分辨率为62.4 μ m的无扫描全场共焦图像。此外，在上述共焦度下，从模式分辨的OFC相位谱解码出深度分辨率为13.7 nm的相位图像。通过共焦深度分辨率与相位包络周期的匹配可以消除相位包络模糊。建议的混合显微镜的方法将是一个强大的工具，用于各种应用。
2017-05-20 physics.optics
Biobeam - Rigorous wave-optical simulations of light-sheet microscopy
样品引起的图像退化仍然是光片显微术中一个复杂的波动光学问题。在这里，我们提出biobeam，一个开源软件包，使模拟操作光片显微镜结合数据从10^5 - 10^6多路复用和GPU加速的点扩散函数计算。这些模拟的波光学性质导致忠实地再现空间变化的像差，衍射伪影，几何图像失真，自适应光学，和紧急波光学现象，并呈现在光片显微镜计算易处理的图像形成。
2017-06-09 physics.bio-ph physics.optics
Scanning probe microscopy of thermally excited mechanical modes of an optical microcavity
光在光学微腔内的共振积累提高了辐射压力，该辐射压力介导了光学模式与微腔的机械模式的耦合。在某一阈值泵浦功率以上，发生再生机械振荡，引起某些机械本征模的振荡。在这里，我们提出了一种方法来空间成像的微机械谐振的环形微腔使用扫描探针技术。该方法依赖于记录与扫描探针尖端接触时机械本征模的诱导频移。该方法本质上是被动的，并且实现了足以在空间上分辨与室温下的热搅动位移相关联的振动模式图案的灵敏度。所记录的机械模式图案与通过有限元模拟获得的理论应变场具有良好的定性一致性。
2006-02-17 physics.optics
Single 5-nm quantum dot detection via microtoroid optical resonator photothermal microscopy
本研究结合回音壁模式微环芯光学谐振腔与光热显微镜，通过集成低振幅调制泵浦激光器、采用PID控制器输出作信号源，实现了信噪比超10⁴的5 nm单量子点检测，灵敏度优于单染料分子检测水平，可应用于多领域。
2023-09-14 physics.optics
Far-Field Microscopy of Sparse Subwavelength Objects
我们提出了实验重建的亚波长特征的稀疏光学对象的远场。我们表明，这是足够的，知道对象是稀疏的，只有，并恢复100 nm的功能与30 nm的分辨率，为λ=532 nm的照明波长。我们的技术可以实时工作，不需要扫描，并且可以在所有现有的显微镜中实现-光学和非光学。
2010-10-04 physics.optics
Resolution Limit of Label-free Far-field Microscopy
我们推导出远场光学成像的分辨率的基本限制，并证明，虽然一个绑定的基本性质的分辨率确实存在，相反的传统智慧，它既不完全等于也不一定接近阿贝的估计。我们的成像分辨率的方法，结合了从波动现象的物理学和信息论的方法的工具，是一般的，可以扩展到光学显微镜以外，例如地球物理和超声成像。
2019-03-12 physics.optics
A spatially uniform illumination source for widefield multi-spectral optical microscopy
在宽视场生物成像应用中，照明均匀性是激发和数据提取质量的关键参数。然而，典型的成像系统由于非理想光学元件而遭受空间和光谱非均匀性，因此需要用于照明校正的复杂解决方案。我们提出了有效的均匀色光集成器件（EUCLID），一个简单的和具有成本效益的均匀性校正照明源。EUCLID采用漫反射、可调节的中空腔，其允许来自离散光源的光的均匀混合，并修改源场分布以补偿由成像系统中的光学部件引入的空间非均匀性。在这项研究中，我们的特点的光耦合效率的建议的设计和比较的均匀性性能与传统的方法。EUCLID显示出显着的照明改善多光谱成像在纳尔逊和克勒对齐的最大空间偏差~1%，在一个广泛的视野。
2022-12-12 physics.optics
Perfect optical absorption-enhanced magneto-optic Kerr effect microscopy
磁性和自旋电子介质提供了基础科学课题和技术应用。磁光克尔效应（MOKE）显微镜提供了最方便的平台来研究自旋，磁性准粒子和畴壁的动力学。然而，在纳米自旋织构和最先进的自旋电子器件的研究中，光学技术通常受到极弱的磁光活性和衍射极限的限制。因此，高度复杂，昂贵的电子显微镜和扫描探针方法已经走到了前列。在这里，我们表明，完美的光学吸收（POA）显着提高了MOKE显微镜的性能和功能。对于1纳米薄的钴膜，我们证明了克尔振幅高达20度和磁畴成像的可见度为0.47。特别是，POA增强MOKE显微镜能够实时检测和统计分析的亚波长磁畴反转。此外，我们利用增强的磁光双折射，并证明分析仪免费MOKE显微镜。POA技术在纳米磁性体系的光学研究和应用中具有广阔的应用前景。
2019-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct observation of Rogue Waves in optical turbulence using Time Microscopy
在噪声驱动的现象和湍流中相干结构的形成是一个复杂而基本的问题。一个特别重要的结构是所谓的流氓波（RW），它是突然出现的局部和巨大的峰值。首先在海洋学中进行研究，自2007年以来，RWs在光学中得到了广泛的研究，特别是在超连续谱和光学湍流的光纤实验中。然而，这些实验中随机动力学的典型时间尺度阻止了-到目前为止-直接观察孤立的RW。在这里，我们报告的直接观察的RW，使用超快采集系统相当于显微镜在时域。RW由光纤内随机波的非线性传播产生，并以$\sim 250$ ~fs的分辨率记录。我们的实验证明了一维非线性薛定谔方程（1D-NLSE）的“呼吸者”类解在RWs形成中的核心作用
2016-03-04 physics.optics
Tailored Speckle Illumination Microscopy with Enhanced Sectioning and Image Quality
Yale University（耶鲁大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Boston University（波士顿大学）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出一种定制化三维斑点强度统计的动态斑点照明显微镜，通过轴向变化的斑点对比度增强光学切片，利用聚焦斑点的二值强度减少图像重建噪声，展示了其在生物样本成像中的优越性能。
2026-04-22 physics.optics
Investigation into spiral phase plate contrast in optical and electron microscopy
在显微镜的后焦平面中使用相位板是光学显微镜中的一种成熟技术，以增加弱相互作用样品的对比度，并且在电子显微镜中也引起了人们的兴趣。在本文中，我们研究的螺旋相位板（SPP），也被称为螺旋，涡流，或二维希尔伯特相位板，它增加了一个角度依赖的相位形式$e^{i\ellϕ}$的出射波在傅立叶空间。在大收集角的限制下，我们分析计算出一对$\ell=\pm1$ SPP图像的平均值与出射波的梯度平方成正比，解释了先前在光学SPP工作中看到的边缘对比度。讨论了顺时针-逆时针对SPP图像之间的差异以及这种差异消失和出射波的梯度可以从单个SPP图像中看到的条件。最后，我们演示了如何与三个图像，一个没有和一个与每个$\ell=\pm1$ SPP，可以提供足够的信息来重建的振幅和相位的出口波。这项工作提供了理论背景，解释与SPP获得的图像，并可以帮助使新的实验，例如在电子显微镜的磁性材料的研究。
2016-08-23 physics.optics
Digital resolution enhancement in surface plasmon microscopy
已知使用光子晶体和负折射率材料将光学显微镜和光刻设备的分辨率提高到80 nm水平。在这里，我们证明，利用著名的数字图像恢复技术，使我们能够进一步提高分辨率的光学显微镜下降到30 nm的水平。我们的显微镜是基于一个平面介质镜沉积到一个阵列的纳米孔在薄金膜。该二维光子晶体镜可以具有正或负的有效折射率，如通过可见频率范围内的表面等离子体激元极化所感知的。由反射镜形成的光学图像使用简单的数字滤波器增强。
2005-12-16 physics.optics
Cloaked near-field probe for non-invasive near-field optical microscopy
近场扫描光学显微镜是一种在衍射极限以下成像的强大技术，已广泛应用于生物医学成像和纳米光子学。然而，当被测量的电磁场被强烈地限制时，它们可以被近场探针本身的存在严重扰动。在这里，从散射抵消隐身斗篷，惠更斯-克尔散射体，和隐形传感器的灵感，我们设计和制造的近场探测器。我们表明，通过适当的纳米结构的探针，其电和磁的极化率可以控制和平衡。因此，探测器引起的扰动可以在很大程度上被抑制，有效地掩盖了近场探测器，而不妨碍其测量能力。我们通过比较传统和纳米结构探针与具有代表性的纳米光子结构，即一维光子晶体腔的相互作用，实验证明了隐身效果。我们的研究结果表明，通过设计探针的结构，可以系统地控制其对样品的共振场的反作用，并且在探针-样品距离为100 nm时，使用我们的大多数改进的探针可以将扰动减少>70%，并且对于最佳探针可以减少多达一个数量级。我们的工作为经典和量子纳米系统的非侵入近场光学显微镜铺平了道路。
2022-01-02 physics.optics
Absolute Position Total Internal Reflection Microscopy with an Optical Tweezer
提出了一种基于光镊的全内反射显微镜（TIRM）的非侵入式原位标定方法，大大扩展了该技术的能力。我们表明，通过仅进行简单的修改的基本TIRM传感设置和程序，探针粒子的相对于电介质界面的绝对位置可以被称为具有优于10 nm的精度，从表面的距离大于1 $μ$ m。与传统的TIRM方法相比，这表示误差提高了约10倍，测量范围提高了3倍。该技术的优势在于直接测量探针粒子的散射强度与原位高度分布，而不是依赖于计算或不精确的系统模拟进行校准。为了证明改进的多功能性的TIRM方法的可调谐性，精度和范围方面，我们展示了我们的结果为受阻的近壁扩散系数的球形介电粒子。
2014-09-02 physics.optics
Signum phase mask differential microscopy
本文提出并实验验证了一种基于符号函数相位掩模的差分显微方法，在简单4-f系统中同时实现振幅、相位和偏振梯度成像，为无标记成像提供低成本多功能工具。
2023-10-09 physics.optics
Diffraction by a small aperture in conical geometry: Application to metal coated tips used in near-field scanning optical microscopy
从理论上研究了光通过圆锥形金属屏顶点处亚波长光阑的衍射问题。多极场展开的基础上开发的方法来解决麦克斯韦方程组解析使用的边界条件适用于圆锥形的几何形状和有限的电导率的一个真正的金属。详细讨论了衍射场的拓扑性质，并与平板屏小孔衍射场的拓扑性质作了比较。e.贝特的问题该模型适用于涂层，圆锥锥形光纤尖端，用于近场扫描光学显微镜。它表明，这样的提示行为在很大一部分的空间像一个简单的组合，位于顶点平面（电偶极子和磁偶极子平行于入射场在顶点），其确切的表达式被确定的两个有效的偶极子。然而，在P平面的大的“向后”发射-一个突出的实验事实，至今仍无法解释-在我们的分析，超越了双偶极子近似恢复。
2010-02-12 physics.optics
Emerging Optical Microscopy Techniques for Electrochemistry
光学显微镜可能是通过图像观察物体和讨论行为的最直观，最简单和最常用的仪器。虽然通过光学显微镜成像电化学过程的想法始于40年前，但直到最近二十年在先进的光学显微镜或等离子体方面取得重大进展，它才成为主流的电分析策略。这篇综述说明了不同的光学显微镜的潜力，以可视化和量化的局部电化学过程与前所未有的时间和空间分辨率（低于衍射极限），高达单个对象的水平与亚纳米粒子或单分子的灵敏度。通过光学和电化学活性模型系统开发，光学显微镜现在正在转向专注于现实世界电化学应用的材料和配置。
2021-09-24 cond-mat.other physics.chem-ph physics.optics
A new non-iterative self-referencing interferometer in optical phase imaging and holographic microscopy, HOLOCAM
相位恢复和成像相位测量是激烈的研究领域。它最近已被证明，相位检索自参考干涉图（SRI）可以重新制定导致一个稳定的，线性方程提供的字段的振幅是已知的，从先前的测量步骤（HOLOCAM）。因此，其数值解是直接的。这是一个巨大的成就，因为如果不这样做，并不总是能保证趋同。应用预计在X射线显微镜，一般的相位恢复，全息术，层析成像和光学成像。
2016-11-17 physics.ins-det physics.optics
3D Imaging of Gems and Minerals by Multiphoton Microscopy
许多光学方法已被用于检查宝石的成分和结构，无论是最近还是整个历史。不同宝石的非线性光学行为尚未研究，折射率的高阶项代表了用于鉴定和检查宝石的未使用的工具。我们已经使用了多光子显微镜检查36种不同的宝石的非线性光学特性，并证明它是一个有用的工具，用于成像他们的三维到毫米尺度下的样品表面。二次谐波信号的偏振依赖性被用来检测矿物内部的晶体取向。
2018-10-08 physics.optics
Spatial wavefront shaping with a multipolar-resonant metasurface for structured illumination microscopy
针对结构光照明显微镜现有系统器件庞大、对准要求高的问题，提出基于多极共振硅纳米结构超构表面的波前调制方案，经算法优化得到7种最优照明图案，模拟验证分辨率与传统方法相当，为简化SIM实验提供新路径。
2023-09-25 physics.optics
Optical Diffraction Tomography Meets Fluorescence Localization Microscopy
本文将单分子定位显微数据重新建模为无相位光学衍射层析系统，并提出联合优化框架，仅从SMLM帧中同时估计折射率图和荧光分子位置。
2023-07-18 eess.SP physics.optics
Digital defocus aberration interference for automated optical microscopy
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种基于数字散焦像差干涉的自动聚焦方法，通过双LED设置实现高效且通用的散焦检测，适用于多种成像模式，显著扩展景深范围。
2026-02-19 physics.optics
Sparse deep computer-generated holography for optical microscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
计算全息（CGH）在直观显示、虚拟现实和增强现实以及光学显微镜等领域有着广泛的应用。CGH通常利用空间光调制器显示计算机生成的相位掩模，调制相干光的相位以生成定制的图案。计算全息图的核心是计算相位掩模的算法，通常根据不同的应用需要进行调整。用于光学显微镜的CGH通常需要3D可访问性（即，沿$z$轴产生重叠图案）和微米级空间精度。在这里，我们提出了一个计算全息算法，使用一个无监督的生成模型设计的光学显微镜合成3D选择照明。该算法，命名为稀疏深计算全息，是能够产生稀疏分布的点在一个大的三维体积与更高的对比度比传统的计算全息算法。
2021-12-12 cs.LG physics.optics
Predicting Scattering Scanning Near-field Optical Microscopy of Mass-produced Plasmonic Devices
散射扫描近场光学显微镜使光学成像和表征等离子体器件的纳米级分辨率远低于衍射极限。该技术使开发人员能够探测和理解在制造的热辅助磁纪录头中的波导耦合等离子体天线。为了验证和预测结果，并从实验测量中提取信息，这是物理上可比的模拟，一个模型被开发成预期的近场测量，使用特定的散射扫描近场光学显微镜物理参数的模拟电场。在本文中使用的方法证明，散射扫描近场光学显微镜可以用来确定临界子衍射限制的光场限制，这是一个至关重要的计量要求，为未来的纳米光学，半导体光子器件，和生物传感的近场特性的光是基本的设备操作的尺寸。
2018-03-27 physics.app-ph physics.optics
Confocal Subsurface Backscattering Microscopy for Optical Identification of Nanoscale Threading Dislocations in SiC Substrates
Chung Yuan Christian University（中原大学）；National Central University（中央大学）；WAFER WORKS（晶圆工厂）
针对SiC晶圆中高密度穿透位错难以被商业检测系统识别的问题，本文开发了共焦亚表面背向散射显微镜，利用共焦滤波暗场配置和应变诱导光弹机制，实现了高对比度、高分辨率的位错成像，并能区分位错类型。
2026-06-03 physics.optics
