Laser scanning reflection-matrix microscopy for label-free in vivo imaging of a mouse brain through an intact skull
我们提出了一种激光扫描反射矩阵显微镜相结合的激光焦点的扫描和宽场映射的电场的后向散射波消除高阶像差，即使在存在强烈的多次光散射噪声。与传统的共焦激光扫描显微镜，我们记录的振幅和相位图的反射波从样品不仅在共焦针孔，但也在其他非共焦点。这些额外的测量导致我们构建一个时间分辨的反射矩阵，与样品诱导的照明和检测路径的像差分别识别和校正。我们实现了在体反射成像的有髓轴突通过一个完整的头骨的活小鼠的空间分辨率接近理想的衍射极限。此外，我们证明了近衍射限制的多光子成像通过一个完整的头骨，通过物理校正从反射矩阵确定的像差。所提出的方法有望扩大应用范围，其中生物组织内部的详细微观信息的知识是至关重要的。
2019-10-08 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
A simple method of measuring profiles of thin liquid films for microfluidics experiments by means of interference reflection microscopy
本文提出了一种简单的方法来观察液体薄膜界面反射光的干涉图样。采用荧光显微镜与落射照明，我们收集了二维图案的干涉条纹包含信息的液体膜形貌在微观尺度上。为了证明所提出的可视化方法的实用性，我们开发了一个框架，通过分析反射的干涉图数值重建的液体膜的轮廓。可视化和重建方法应是有用的各种微流体应用涉及液滴和气泡的流动，其中的界面液膜的形貌的知识是至关重要的。
2010-06-11 physics.flu-dyn physics.optics
Noninvasive megapixel fluorescence microscopy through scattering layers by a virtual reflection-matrix
本文提出利用少量宽场荧光图像构建虚拟反射矩阵，经矩阵散射补偿算法实现散射层后非侵入式百万像素荧光成像，无需空间光调制器，计算高效。
2023-12-26 physics.app-ph physics.optics
Time-refraction and time-reflection above critical angle for total internal reflection
本研究分析介质介电常数突变时空间界面上的时间反射与时间折射，揭示临界角附近的反射增强及倏逝场向传播脉冲的转化，为光学频率实验提供基础。
2024-05-19 physics.optics
Total Internal Reflection of Orbital Angular Momentum Beams
研究了具有轨道角动量的光束在全内反射下的行为。这是在两个互补的实验研究：在第一个实验中，我们研究的OAM光束的几何位移后，全内反射（古斯-汉兴和Imbert-Fedorov位移，为每个空间和角度的变化），并在第二个实验中，我们确定的OAM模式的光束光谱的变化，再次全内反射。因此，我们发现，在第一种情况下，移位是独立的OAM和光束聚焦，而在第二种情况下，修改的OAM频谱发生依赖于输入的OAM模式，以及对光束聚焦。本文从实验和理论两个方面进行了研究。我们还展示了两种方法，一方面是光束移位，另一方面是OAM光谱变化，理论上是相关的。
2012-08-21 physics.optics
Total Internal Reflection and the Related Effects
本文介绍了N.Kristoffel早期论文的英文翻译，该论文以俄语发表于1956年塔尔图国立大学第42期论文集第94 -112页。它反映了塔尔图国立大学（爱沙尼亚）在1950年代对全内反射和相关效应所做的工作。这篇论文可能会引起科学界的兴趣，因为它在很长一段时间内都不为人所知。提到的N.Kristoffel的概念性论文包括全反射光束的横向位移的预测作为中心结果。
2014-03-17 physics.optics
Efficient optical path folding by using multiple total internal reflections in a microcavity
我们建议使用一个非对称的谐振微腔的有效生成的光路是远远长于腔的直径。光路在腔体内沿星形多边形周期轨道形成，该轨道是稳定的且受全内反射限制。我们根据这个想法制作了一个半导体器件，平均直径为0.3 mm，实验上实现了2.79 mm的路径长度。
2014-10-09 physics.optics
Multispectral narrowband frustrated total internal reflection filter with inclusions of plasmonic nanoparticles
本文研究了含纳米颗粒的受抑全内反射薄膜滤波器，发现等离子体效应能将滤波器带宽分裂为多条窄带光谱线，并使入射光束角向分裂为多束输出光。
2023-07-29 physics.optics
Multi-Spectral Reflection Matrix for Ultra-Fast 3D Label-Free Microscopy
本文提出多光谱反射矩阵方法，通过稀疏照明与多波长干涉测量实现像差校正，在不透明人角膜上以290 nm分辨率和1 Hz帧率实现三维无标记成像，为实时活体深层组织检测的全数字显微镜奠定基础。
2024-09-10 eess.IV physics.optics
Modification to the Fresnel formulas for amplified or attenuated internal reflection
本文研究平面波在放大或衰减介质中的全内反射问题。考察了具有放大或衰减包层的非对称平面波导的模增益或模损耗的表达式，得出了放大或衰减内反射系数。推导出的公式表明，折射的非均匀平面波经历放大或衰减，而它的旅行距离等于古斯-汉欣位移沿边界平面，然后再回到高指数介质。此外，还讨论了低折射率介质中的倏逝波。与透明的情况下，坡印廷矢量示出有一个非零的时间平均分量垂直于边界平面。
2020-10-21 physics.optics
Total internal reflection based super-resolution imaging for sub-IR frequencies
对于设计用于精确确定层厚度的测量，由于聚焦光束所需的角射线分布，在对光学厚度的灵敏度和横向分辨率之间存在自然的权衡。我们展示了一种近场成像方法，使亚波长的横向分辨率和光学厚度灵敏度。我们在全内反射几何结构中照射样品，在近场中使用光激活空间调制器，这使得光学厚度图像可以在几秒钟内进行计算重建。我们展示了我们的方法在140 GHz（波长2.15 mm），图像通常是严重限制在空间分辨率，并展示映射的光学厚度变化在不均匀的生物组织。
2020-10-09 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Classical treatment of evanescent electromagnetic fields interacting with an amplifying or attenuating medium upon total internal reflection
本研究针对平面电磁波在透明介质与低折射率放大/衰减介质界面的全内反射问题，通过有效折射率和消光系数纳入增益损耗效应，求解麦克斯韦方程得到反射系数及折射场的解析表达式，可描述倏逝场的放大或衰减特性。
2023-06-06 physics.optics
Room temperature plasmon laser by total internal reflection
等离子体激元激光器在光的衍射极限以下产生并维持强烈的相干光场，具有显著增强光-物质相互作用的独特能力，为生物传感、数据存储、光刻和光通信带来了全新的能力。然而，这些重要的应用需要室温操作，这仍然是一个主要的障碍。本文报道了一种室温半导体等离子体激元激光器，它既具有强腔反馈又具有1/20波长的光限制。强反馈来自于表面等离子体的全内反射，而约束使自发发射率提高了20倍。
2010-04-23 physics.optics
Effects of thermal gradients on total internal reflection corner cubes
通过全内反射（TIR）操作的未涂覆的角隅棱镜回射器（CCR）比它们的金属涂覆的类似物更不易受内部加热的影响，在后表面上没有吸收体。即便如此，在CCR内引起差异加热的环境将导致入射波前的热透镜效应，从而引入通常将降低偏振敏感远场衍射图案（FFDP）的中心辐照度的像差。在本文中，我们表征的轴向和径向温度梯度的TIR CCR的敏感性。我们提出了模拟的FFDPs的关键输入偏振和入射角，并提供了一个广义的分析模型，近似的行为的中心辐照度的温度差被引入。
2013-09-25 physics.optics
Highly angular resolving beam separator based on total internal reflection
我们提出了一种分离叠加光束的光学元件，这些光束仅在角度上不同。光束通过在两个棱镜之间的空气间隙处的全内反射进行角度分辨和分离。作为一个展示应用，我们展示了不同的衍射级的叠加光束的分离直接后面的声光调制器的工作波长为800 nm。波长以及组件尺寸可以很容易地适应，以满足各种应用的要求。所提出的光学元件允许减小光束路径的长度，从而减小激光系统的尺寸和复杂性。
2019-06-28 physics.optics
Total Internal Reflection for Effectively Transparent Solar Cell Contacts
提出了一种消除太阳能电池正面金属接触引起的光电流损失的新策略，并进行了模拟和测试。通过将低折射率的三角形横截面线放置在触点的顶部上，低折射率三角形和周围材料的界面处的全内反射可以将光引导远离金属并进入光敏吸收体。模拟表明，任何入射角的损失都可以消除，并且每年的能量生产与金属化面积相称的改进是可能的。进行了原理验证实验，以消除商业太阳能电池的母线接触的反射损失。空间分辨的激光束感应电流测量表明，由于母线的反射损失减少了空隙与三角形横截面。
2016-10-04 physics.optics
Total internal reflection and evanescent gain
当光从高折射率介质入射到低折射率介质上时，对于大的入射角发生全内反射。我们考虑的情况下，低指数介质是活跃的。通过调用其最基本的形式的因果关系，我们认为，倏逝增益可能会出现或可能不会出现，这取决于介电常数函数的分析和全局属性。对于传统的弱增益介质，我们表明，有一个绝对的不稳定性与无限的横向尺寸。这种不稳定性可以忽略或消除在某些情况下，其中倏逝增益占主导地位。
2011-10-15 physics.optics
Breakthroughs in Photonics 2014: Relaxed Total Internal Reflection
全内反射（TIR）是一种普遍存在的现象，用于从波导和谐振器到激光器和光学传感器的光子器件中。控制这种现象和光限制是未来在同一硅平台上集成纳米电子学和纳米光子学的关键。我们在2014年引入了弛豫全内反射的概念，以控制TIR过程中产生的倏逝波。这些未受抑制的倏逝波是光子器件不可避免地受到衍射限制并且无法小型化的根本原因。我们的关键设计概念是设计的各向异性的介质中的倏逝波延伸，从而允许没有任何金属组件的趋肤深度工程。在这篇文章中，我们给出了我们的方法的概述，并比较它的关键类的光子器件，如等离子体波导，光子晶体波导和槽波导。我们展示了我们的工作如何克服光子学纳米级光限制与完全透明的电介质中的一个长期存在的问题。
2015-11-14 physics.optics
Total-internal-reflection deflectometry for measuring small deflections of a fluid surface
我们描述了一种方法，利用全内反射在水-空气界面内的一个大的，透明的坦克，测量界面的偏转。使用这种配置，我们得到一个光学设置的液体表面作为一个变形镜。的设置被证明是非常敏感的反射水面，这是通过可视化的参考图案的反射检测到的非常小的干扰。当水面变形时，它会反射参考图案的扭曲图像，类似于合成纹影设置。使用合适的图像相关方法分析图案的失真。由此获得的位移场与水面的局部空间梯度相关。在最小二乘意义上的梯度场积分，以获得完整的瞬时重建的水面。当固体物体刚好放置在水面上方时，这种方法特别有用，其存在使得液体表面以其他方式光学不可接近。
2021-10-25 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
Polarization and far-field diffraction patterns of total internal reflection corner cubes
许多角隅棱镜或回射器经由未涂覆的后表面采用全内反射（TIR）。从通过角隅棱镜的六个独特路径出现的不同椭圆偏振状态通过在六个路径之间引入各种相位延迟而使远场衍射图案复杂化。在本文中，我们提出了一个计算框架，以评估偏振通过TIR角隅棱镜的任意入射角和输入偏振状态，提出了关键的正常入射条件下的示例输出。我们还描述了一种方法来产生远场衍射图案的偏振分析，呈现代表性的图像-分解成正交偏振，并表征关键情况。偏振态和远场衍射图样的实验室确认。
2013-09-25 physics.optics
Frustrated Total Internal Reflection: Resonant and Negative Goos-Hänchen Shifts in Microwave Regime
在全内反射情况下，Goos-Hänchen位移（GHS）的变化与倏逝态提供的能量通量密切相关。然而，当用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）双棱镜系统实现受抑内全反射（FTIR）时，在8.2 ~ 12.4 GHz的微波频率范围内，我们观察到反射光束的GH位移随工作频率或空气层厚度的变化呈现周期性共振，这与相应的反射能量的变化不同。此外，在另一个基于傅里叶变换红外光谱的系统中，由一个复合吸收材料板与一个二维的频率选择表面（FSS）的顶层引入，被发现的GHS反射光束不仅是共振的，而且是负的横向电场的入射是TE极化。
2010-12-24 physics.optics physics.plasm-ph
Goos-Hänchen shifts in frustrated total internal reflection studied with wave packet propagation
研究了用波包传播法研究受抑全内反射（FTIR）中的古斯-汉兴（GH）位移。在透射系数的一级近似下，GH位移与稳相法给出的表达式完全一致，从而使一个渐近常数随入射角的变化以两种不同的方式饱和。在二阶近似下，由于束宽的改变，GH位移总是与气隙宽度有关。结果表明，在小入射角下，随着光束宽度的减小，二阶修正的GH位移增大;在大入射角下，随着光束宽度的减小，GH位移减小。这些现象提供了更好的理解隧道延迟时间的FTIR。
2009-04-16 physics.optics
Label-free subcellular 3D imaging of oocytes and embryos via reflection matrix microscopy
PSL University, ESPCI Paris, CNRS, Institut Langevin（巴黎文理研究大学，巴黎高等物理化工国立工程学院，法国国家科学研究中心，朗之万研究所）；OWLO SAS（OWLO公司）；INRAE, BREED（法国国家农业、食品与环境研究院，育种部门）
本文提出一种无需标记的反射矩阵显微镜平台，实现高分辨率的卵子和胚胎亚细胞三维成像，突破传统显微镜的深度和分辨率限制，用于辅助生殖技术中的卵子和胚胎筛选。
2026-04-16 eess.IV physics.med-ph physics.optics
Surface plasmon-polaritons in deformed graphene excited by attenuated total internal reflection
本文采用衰减全反射方法研究了形变石墨烯中表面等离子体激元的激发。我们考虑了石墨烯中SPPs激发的Otto几何。SPPs激发的效率强烈地依赖于SPPs的传播方向。SPP的最有效激发的频率和入射角强烈地依赖于入射光的偏振。我们的研究结果可能会打开新的可能性，在纳米尺度上的光的应变诱导成型流。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exciton diffusion in semiconducting single-wall carbon nanotubes studied by transient absorption microscopy
利用瞬态吸收显微镜研究了孤立半导体单壁碳纳米管中激子的时空动力学。测量了750 nm泵浦脉冲激发后810 nm探测脉冲的差分反射和透射。我们观察到一个双指数衰减的信号，快速的时间常数为0.66 ps和较慢的时间常数为2.8 ps。这两个常数都与泵浦能量密度无关。通过空间和时间分辨差分反射，我们能够观察到激子的扩散，并且在室温下测量到200 cm 2/s的扩散系数，在10 K和150 K的较低温度下测量到300 cm 2/s的扩散系数。
2012-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Heterodyne holographic microscopy of gold particles
我们报道了亚波长尺寸金粒子的外差全息显微术的实验结果。该设备使用连续的绿色激光照射的金属珠在全内反射配置暗场操作。在电荷耦合器件阵列检测器上检测照明波长处的散射光使得能够对水中的布朗粒子进行3D定位
2008-02-21 physics.bio-ph physics.optics
Coating-free monolithic fused silica resonator via total internal reflection for precision laser stabilization
LIGO Laboratory, Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系LIGO实验室）；Montclair State University（蒙克莱尔州立大学）
针对光学参考腔薄膜涂层布朗噪声限制精密计量的问题，研究人员研发出基于全内反射的无涂层单片熔融石英谐振器，模式体积达现有同类最大，可用于激光稳频及精密计量，为突破频率稳定极限提供新路径。
2026-08-03 physics.optics
Generalized Total Internal Reflection at Dynamic Interfaces
时空超材料结构和系统领域的最新研究进展提出了新的问题，即在时空调制的存在下，基本现象的物理学如何改变。在这种情况下，我们提出了一个广义的和比较的全内反射（TIR）的现象在不同的动态接口的描述。除了对应于运动体边界的经典界面（运动界面-运动物质系统）之外，这种界面包括由电磁参数的行波阶跃调制形成的界面（例如，折射率）（运动界面-静止物质系统）和运动物质介质之间的固定界面（静止界面-运动物质系统）。我们首先解决这个问题，使用的透射波的倏逝作为TIR的标准，并应用传统的技术相对帧跳跃（实验室和休息帧之间），从而导致在封闭形式的公式相关的临界（入射，反射，相位折射和功率折射）角。然后，我们引入动态界面和透射波之间的追赶极限的概念作为临界角的替代标准。我们使用这种方法来分析验证的临界角公式，进一步验证全波（FDTD）分析，并解释相关的物理，使用Fresnel-Fizeau阻力和时空频率转换的考虑。这些结果可能会在超快光学、重力模拟和量子处理中找到各种应用。
2022-08-17 physics.optics
Experimental studies of the internal Goos-Hanchen shift for self-collimated beams in two-dimensional microwave photonic crystals
实验研究了自准直光束在二维光子晶体表面反射时所观察到的古斯-汉臣效应，并描述了一种通过表面工程控制光束反射的方法。由氧化铝棒制成的微波光子晶体，通过改变反射表面处的棒直径，允许控制经历内部古斯-汉臣位移的反射光束的输出位置。实验数据与时域有限差分数值计算结果吻合较好。
2008-08-12 physics.gen-ph physics.optics
Microfluidic-Assisted Growth of Perovskite Microwires for Room-Temperature All-Optical Switching Based on Total Internal Reflection
本研究针对钙钛矿基集成光子器件开发需求，利用微流控辅助生长钙钛矿微线，结合预图案化金光栅耦合器与全内反射限制的传播极化激元，实现了室温下低损耗、长面内传播的概念验证型全光开关。
2025-02-21 physics.optics
Metal nanoparticles in strongly confined beams: transmission, reflection and absorption
我们研究了紧聚焦光与金属纳米球表面等离子体激元共振的相互作用。特别是，我们计算的散射和吸收比，以及传输和反射系数。受我们以前在参考文献[1]中的工作的启发，我们讨论了金属纳米颗粒近似点状偶极辐射体的程度。我们发现，100 nm的银纳米球是非常接近这样的理想振荡器。我们的研究结果直接影响单纳米粒子光谱和显微镜以及等离子体。
2009-01-28 physics.optics
Bound States in the Continuum Based on the Total Internal Reflection of Bloch Waves
光子晶体板可以支持具有无限寿命但嵌入自由空间中的光学模式的连续谱中的连续谱中的束缚态（BIC）。BIC的形成需要在板和自由空间之间的两个界面处的全内反射（TIR）条件。在这里，我们表明，TIR的布洛赫波可以直接获得广义菲涅耳方程的基础上提出的。如果这些布洛赫波中的每一个都拾取了一个具有2 π的整数倍的相位来进行往返旅行，那么光可以在板中被完美地引导，即形成BIC。开发了一种计算复杂度低、收敛速度快的BIC求解器，该求解器还可以在多辐射通道存在的衍射极限之外的高频下有效工作。给出了两个多通道BIC的例子，并揭示了它们在动量空间中的拓扑性质。这两种情况都可以归因于不同辐射通道的远场辐射的拓扑荷的重合。广义TIR的概念和基于TIR的BIC求解器的开发提供了高效的方法来探索BIC，这可能有许多潜在的应用在导波动光学和增强的光-物质相互作用。
2022-09-26 physics.optics
Frustrated total internal reflection and the illusion of superluminal propagation
我们分析了一个脉冲的传播跨越真空间隙分离相对平坦的平行面的两个透明的双折射通过一个明确的因果关系和延迟传播直接从自由空间波方程构建。然而，我们的方法产生明显的超光速传播的情况下，受抑的全内反射（FTIR），即，一个透射波包出现在远侧的间隙在同一时间，相应的入射包穿过前面的。因此，在这个例子中，超光性只是一种幻觉，与物理性和经典电动力学都是一致的。我们研究了在这种情况下，这是固有的光脉冲在自由空间中的传播，并不依赖于光-物质相互作用的细节，并发现它是由于从入射脉冲的侧翼传播到传输脉冲的中心部分的表观超发光的起源。因此，尽管它们相似，FTIR并不等同于1D隧穿。我们提出了实验来测试我们的解释超光速使用不透明的屏幕，以阻止部分波前，虽然我们证明，传播的光滑有限脉冲限制完全由倏逝傅立叶分量是无法区分的真正超光速传播，即，它可以完全占使用一个explicitely超光速和因果传播以及因果subluminal一个。
2008-07-15 physics.optics quant-ph
Quantifying the Coherent Interaction Length of Second-Harmonic Microscopy in Lithium Niobate Confined Nanostructures
本研究针对薄膜铌酸锂（TFLN）中二次谐波显微术受界面效应影响的问题，通过楔形样品调控厚度，实验结合数值模拟揭示其背反射下主导信号为共传播相位匹配分量，且相干作用长度依赖泵浦波长与物镜数值孔径。
2021-08-19 physics.app-ph physics.optics
Ultrawideband solid-state terahertz phase shifter electrically modulated by tunable conductive interface in total internal reflection geometry
针对现有太赫兹移相器带宽窄的问题，提出基于全内反射几何中可调导电界面的超宽带固态太赫兹移相机制，通过5 V栅压调控石墨烯实现0.4-1.2 THz频带内约120°连续相移，带宽达中心频率100%，插入损耗低且调制速度达kHz量级。
2023-05-18 physics.app-ph physics.optics
The use of the stationary phase method as a mathematical tool to determine the path of optical beams
我们用稳相法来确定光束通过介质块的路径。在存在部分内反射的情况下，我们恢复了由Snell定律得到的几何结果。对于全内反射，固定相位法超过了预测古斯-汉臣位移的斯涅耳定律。
2015-02-24 physics.optics quant-ph
Beneath and beyond frustrated total reflection: a practical demonstration
针对受抑全内反射，本文以入射角而非膜厚为扫描变量建立归一化理论，并通过空气或水层分隔双棱镜的本科演示实验验证了反射与透射结果。
2024-03-04 physics.optics
Computational TIRF enables optical sectioning beyond the evanescent field for widefield fluorescence microscopy
计算TIRF通过深度学习实现宽场荧光显微镜超越衰减场的光学分层，无需光学修改即可生成TIRF-like图像，并在密集标记样本中实现单帧和体积分层重建。
2026-01-23 cs.AI physics.optics
Evidence for a secondary bow in Newton's zero-order nuclear rainbow
彩虹通常被认为是由静态折射和反射引起的。正如牛顿所解释的那样，由于雨滴的折射和内反射，出现了主彩虹和霓。量子核彩虹是由原子核液滴中的折射产生的，只有一个“初级”彩虹。在这里，我们第一次证明了存在的二次核彩虹动态耦合到一个激发态没有内反射。这一点已被证明为实验$^{16}$ O+ $^{12}$ C散射使用的耦合通道方法与扩展的双重折叠的潜力来自微观现实波函数的$^{12}$ C和$^{16}$ O。
2014-05-14 nucl-ex nucl-th physics.hist-ph
