Synthetic aperture laser optical feedback imaging using a translational scanning with galvanometric mirrors
在本文中，我们提出了一个实验装置的基础上，激光光学反馈成像（LOFI）和合成孔径（SA）与平移扫描的检流镜的目的，使深和解决通过散射介质的图像。我们提供了真实的二维光学合成孔径图像的一个固定的散射目标与一个移动的孔径和各向同性的分辨率。我们从理论和实验上证明，我们可以保持显微镜的分辨率超出工作距离。一个光度平衡，我们表明，参与最终图像的光子数量减少与重建距离的平方。LOFI的高灵敏度部分补偿了这种退化。
2012-07-23 physics.optics
Limitations of synthetic aperture laser optical feedback imaging
本文研究了合成孔径（SA）成像系统中幅相噪声的来源及其对激光光学反馈成像（LOFI）的影响。振幅噪声相当于光子噪声，是一种加性噪声，可以通过增加全局测量时间来降低。相位噪声可以分为三个家庭：随机，正弦和漂移相位噪声，我们表明，它作为一个乘性噪声。我们解释了如何通过过采样或根据其类型进行多次测量来降低相位噪声。这项工作可以很容易地扩展到所有SA系统（雷达，激光或太赫兹），特别是当原始全息图逐点采集。
2012-12-17 physics.optics
Deep and optically resolved imaging through scattering media by space-reversed propagation
我们提出了一种新的显微镜技术，以克服由于客观的工作距离的散射和限制的可达深度的影响。通过结合激光光学反馈成像（LOFI）与声学光子跟踪（APT）和合成孔径（SA）重新聚焦，我们展示了最终的散粒噪声灵敏度在低功率（需要保存组织）和高分辨率超出显微镜的工作距离。更准确地说，在10 mW的激光功率下，我们获得了在~8个传输平均自由程上具有微米分辨率的图像，对应于显微镜工作距离的1.3倍。我们的成像设备可用于各种应用，如生物医学诊断、新药和疗法的研发。
2012-12-18 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
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
In vivo three- and four-photon fluorescence microscopy using a 1.8 $μ$m femtosecond fiber laser system
多光子显微镜使我们能够在体内成像细胞动力学。然而，用于用市售激光器成像的激发波长大多限于650-1040 nm之间。在这里，我们开发了一个飞秒光纤激光器系统，产生$\sim$ 150 fs的脉冲在1.8 $μ$ m。我们的系统从掺铒石英光纤激光器开始，其波长被转换为1.8 $μ$ m使用拉曼位移光纤。1.8 $μ$ m脉冲用两级Tm：ZBLAN光纤放大器放大。最终脉冲能量为$\sim$ 1 $μ$ J，足以用于体内成像。
2022-10-05 physics.optics
Laser Doppler holographic microscopy in transmission: application to fish embryo imaging
我们把激光多普勒全息显微术推广到透射几何学。该技术与活鱼胚胎成像的修改直立生物显微镜进行验证。通过改变全息参考光束的频率以及用于计算全息图的帧的组合，已经执行了多模态成像。还获得了针对不同多普勒频移的血管的多普勒图像、以RGB颜色编码流动方向的图像或示出血细胞个体运动的电影。选择用于计算信号的傅立叶空间区域的能力使该方法定量。
2014-04-30 physics.optics
Wavelength agile multi-photon microscopy with a fiber amplified diode laser
多光子显微镜是生物分子研究的有力工具。较不复杂且更具成本效益的激发光源将使该技术可用于更广泛的社区。特别是半导体二极管籽晶光纤激光器已被证明是鲁棒的，低成本和易于使用。然而，它们的波长调谐范围通常是有限的，因此只能访问有限数量的荧光团。因此，已经提出了不同的方法来扩展这些激光器的光谱覆盖范围。最近，我们表明，四波混频（FWM）辅助受激拉曼散射（SRS）可以利用红移高功率脉冲从1064 nm到窄带输出在1122 nm和1186 nm，因此扩大了可访问的荧光团的数量。在这篇文章中，我们展示了所有三个波长的多光子显微镜的适用性，并分析了性能。
2018-11-01 physics.optics
Computationally image-corrected dual-comb microscopy with a free-running single-cavity dual-comb fiber laser
双梳显微镜（DCM），一个有趣的成像模式的基础上的光频梳（OFC）模式和图像像素一对一的对应关系，受益于无扫描全场成像和同步共焦振幅和相位成像。然而，由于复杂性和成本，两个完全频率稳定的OFC源的要求阻碍了DCM的实用性。本文采用双向单腔双梳状光纤激光器作为DCM低复杂度OFC光源。计算图像校正减少了由SCDCFL残余定时抖动引起的图像模糊。具有14.0 nm不确定度的纳米级台阶表面轮廓术突出了图像校正DCM的有效性。该方法增强了DCM的通用性和实用性。
2020-07-24 physics.optics
Dual-Comb Photothermal Microscopy
提出基于中红外双梳激光器的并行化光热显微方法，实现数百波长同时测量与高速无标记超分辨红外成像，克服了单波长法的速度局限。
2024-09-24 physics.optics
A versatile dual spot laser scanning confocal microscopy system for advanced fluorescence correlation spectroscopy analysis in living cell
提出了一种基于两个独立测量体积的荧光相关光谱系统。详细介绍了光学设置和数据采集硬件，以及控制测量体积的位置，大小和形状的完整协议。提出了一种允许独立地监测激发和收集效率分布的方法。最后，利用静态和/或扫描方案中的两个点的测量的几个例子，报告。
2009-07-29 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
Femtosecond-laser-pulse characterization and optimization for CARS microscopy
本文提出了一种简单的方法和实验装置，在不增加自激振荡器的情况下，在相干反斯托克斯喇曼散射显微镜中完全确定了泵浦-探测脉冲和斯托克斯脉冲的特性。我们的方法利用延迟线，无处不在，在这样的显微镜，执行卷积的泵浦和探测和斯托克斯脉冲作为其相对延迟的函数，它是基于从一个适当的非线性样品发射的光子的检测。非共振四波混频和和频产生信号的分析允许检索样品上的脉冲持续时间和每个脉冲的啁啾。这方面的知识是至关重要的最大化CARS成像的光谱分辨率和对比度。
2016-01-25 physics.optics
Single-laser stimulated Brillouin scattering microscopy
State Key Laboratory of Extreme Photonics and Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学光学工程學院极端光子与仪器国家重点实验室）；ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学紫金港全球科创中心）；Laboratory of Infrared Material and Devices, Advanced Technology Research Institute, Ningbo University（宁波大学先进技术研究研究院红外材料与器件实验室）；Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University（山西大学极端光学协同创新中心）
研究针对受激布里渊散射显微镜频域实现的局限，提出用射频定义的单激光电光调制方法，由同一光载波产生泵浦光和探测光，通过电光边带设置频率差，实现高精度布里渊成像，为其提供新的概念和技术基础。
2026-07-09 physics.optics
Influence of laser spot size at diffuser plane on the longitudinal spatial coherence function of optical coherence microscopy system
光源的相干特性和波长是光学相干显微术/层析成像不可缺少的，因为它们极大地影响系统的信噪比、轴向分辨率和穿透深度。在本信中，我们研究了纵向空间相干性的赝热光源（PTS）作为在扩散器平面，这是通过平移显微镜物镜朝向或远离扩散器平面的控制的光斑大小的函数。PTS的轴向分辨率被发现是最大的~ 13微米的光束光斑尺寸为3.5毫米的扩散器平面。通过在高度差为15微米的标准量块上进行实验，进一步证实了系统的轴向分辨率随着在扩散器平面处的光斑尺寸的增加而变化。因此，通过适当地选择在漫射器平面处的束斑尺寸，可以利用取决于生物窗口的任何单色激光光源来获得具有大穿透深度的高轴向分辨率和多层生物样本的无斑点断层摄影图像，而不管源时间相干长度。此外，PTS可以是一种有吸引力的替代光源，用于实现高轴向分辨率，而不需要色差校正光学器件和色散补偿机制，这与传统的设置不同。
2019-04-07 physics.optics
Two-photon microscopy using picosecond pulses from four-wave mixing in a Yb-doped photonic crystal fiber
提出基于掺镱光子晶体光纤四波混频的紧凑皮秒激光源，工作在790 nm，峰值功率约3.8 kW，重复频率可变，在双光子显微成像中实现与飞秒Ti:Sapphire激光器可比的荧光信号。
2025-04-02 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
Wide-field Fourier ptychographic microscopy using laser illumination source
傅立叶重叠关联显微镜是一种相干成像方法，它可以利用在不同空间频率区域捕获的多个低带宽图像合成具有较高带宽的图像。该方法对多个图像的需求推动了对更明亮的照明方案和高帧速率相机的需求，以实现更快的采集。我们报告使用引导激光束作为FP显微镜的照明源。它使用一个反射镜阵列和一个二维扫描振镜系统，以不同的入射角提供平面波照明的样品。由于系统中玻璃表面之间的反射，激光器的使用在图像捕获过程中呈现散斑。它们在最终重建图像中表现为缓慢变化的背景波动。我们能够通过在FP算法中包括通过微分相衬（DPC）反卷积获得的相位图像来减轻这些伪影。我们使用1瓦激光器，配置为提供具有150 mW功率和1 cm光束直径的准直光束，以允许在我们的系统中对96个原始FP输入图像的总捕获时间为0.96秒，其中相机传感器的帧速率是速度的瓶颈。我们证明了4.25的分辨率提高的因素，使用0.1 NA物镜在2.7 mm × 1.5 mm的全相机视场。
2016-03-23 physics.optics
Theoretical study of laser intensity noise effect on CW-STED microscopy
受激发射耗尽（STED）显微镜的空间分辨率随样品标记技术和显微镜组件而变化，例如，激光器、透镜和光电探测器。损耗激光强度的波动会降低STED显微镜可达到的分辨率;波动越强，达到给定分辨率所需的平均强度就越高。这种现象在每次STED测量中都会遇到。然而，缺乏一个理论框架，评估强度波动对空间分辨率的影响。本文提出了一种分析配方的基础上的随机模型，其特征在于在连续波（CW）STED显微镜的损耗效率的激光波动和相关时间的影响。我们比较了分析结果与模拟使用广泛的强度噪声条件，并发现了高度的一致性。所使用的随机模型考虑了激光强度波动的色噪声分布。在小涨落和大涨落关联时间范围内，得到了简单的解析表达式。这些表达式与现有的实验数据拟合得很好。最后，这项工作提供了一个起点，在各种显微镜实现其他激光噪声效应建模。
2022-03-05 cond-mat.stat-mech physics.optics
Anisoplanatic adaptive optics in parallelized laser scanningmicroscopy
生物样品折射率的不均匀性会在显微镜系统中引入相位畸变，严重影响图像质量。可以采用自适应光学来校正相位像差并提高图像质量。然而，传统的自适应光学只能校正整个视场的单个相位像差（等晕校正），而由于生物组织的三维性质，显微镜中的样本引起的像差通常在整个视场中变化（非等晕像差），从而显著限制了自适应光学的有效性。本文提出了一种新的激光扫描共焦显微镜像差校正方法，即利用空间光调制器在样品中产生多个激发点，使其同时扫描视场的不同部分，并进行完全独立的校正，从而实现对样品引起的像差的各向异性补偿。该方法在150 μm厚的果蝇全脑中进行了测试，与传统的等晕自适应光学相比，该方法在分辨率和清晰度上有了显着的提高。
2018-09-20 physics.optics
Spatially dependent Rabi oscillations: an approach to sub-diffraction-limited CARS microscopy
我们提出了一个理论研究相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）的调制周期性耗尽的基态人口通过拉比振荡驱动的附加控制激光。我们发现，这样的过程中产生的CARS光谱的光学边带和边带的频率依赖于控制激光场的强度。我们表明，分析的边带频率扫描时，整个样品的光束允许一个空间分辨发射器的位置，其中的空间分辨率为65 nm，这是远远低于衍射极限，可以获得。
2009-11-12 physics.optics
Measuring ultra-short pulse widths before and after the objective with a home built autocorrelator
在多光子显微镜中，激光脉冲宽度的测量和压缩在以最小的激光功率应用优化荧光输出方面起着重要的作用。例如，在深度双光子和三光子活体显微镜中，具有最短的激光脉冲以在样品处具有最低可能的激光功率来进行有效的荧光激发是非常关键的。有几种已发表的测量群延迟色散和脉冲宽度的实验方法和技术。然而，在各个实验室或显微镜设施的活体内设置中，它们的实施和光束优化存在实际限制。在这里，我们提出了一种方法来构建一个便携式光学共线自相关器，直接探测光束后的物镜和在光路中的期望位置，以测量脉冲宽度，并优化脉冲宽度与脉冲压缩器。最后，我们证明了该方法增加了三光子显微镜的荧光激发效率。
2021-12-10 physics.optics
Non-degenerate 2-photon excitation in scattering medium for fluorescence microscopy
用两个不同光子能量的激光束对荧光团进行非简并双光子激发（ND-2 PE），为每个光束的光子通量的调谐提供了独立的自由度。该特征利用在3光子显微镜中使用的红外波长来实现增加的穿透深度，同时保持相对高的简并2光子激发（D-2 PE）截面，超过用3光子激发可实现的。在这里，使用空间和时间上对齐的钛：蓝宝石激光器和光学参量振荡器光束工作在近红外（NIR）和短波红外（SWIR）的光学频率，分别，我们提供了一个实际的演示，在散射介质中的非简并制度激发的荧光团的发射强度是更有效的比常用的D-2 PE。
2016-04-01 physics.optics
Time-Encoded Raman: Fiber-based, hyperspectral, broadband stimulated Raman microscopy
拉曼传感和拉曼显微镜是最具体的光学技术之一，用于识别未知样品的化学化合物，并实现具有分子对比度的无标记生物医学成像。然而，当前技术提供的高成本和复杂性、低速度以及不完整的光谱信息是阻碍拉曼系统更广泛应用的主要挑战。为了克服这些限制，我们开发了一种新的方法，用于受激拉曼光谱和拉曼成像使用连续波（CW），快速波长扫描激光。我们的全光纤时间编码拉曼（TICO-Raman）装置使用傅立叶域锁模（FDML）激光源，实现高速、宽光谱覆盖范围（750 cm-1 - 3150 cm-1）和高分辨率（0.5 cm-1）的独特组合。拉曼信息被直接编码并及时获取。我们展示了定量化学分析的溶剂混合物和高光谱拉曼显微镜与植物细胞的分子对比。
2014-05-16 physics.optics
Application of scanning mid-IR-laser microscopy for characterization of semiconductor materials for photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。现在，该技术已成功地应用于研究CZ SixGe 1-x --一种有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅。此外，这种技术被证明是适当的成像抛光引起的缺陷，以及这样的巨大的缺陷，如“针孔”。此外，以前无法解释的“异常”（立方功率）的依赖性的信号的扫描中红外激光显微镜在光束诱导的光散射模式上获得的机械抛光样品的光激发功率现在已被归因于过剩的载流子散射带电的线性缺陷，可能位错线。本文的结论是，扫描中红外激光显微镜可作为现代光化学材料缺陷研究的一种非常有效的工具。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent Stokes Raman scattering microscopy (CSRS)
本文首次实现激光扫描相干斯托克斯拉曼散射显微镜，通过窄带滤光与锁相解调抑制荧光背景，并证明紧聚焦下可后向发射大部分CSRS光子，推动反向探测多焦点成像等应用。
2023-01-09 physics.optics
Pump-probe Dark-field X-ray Microscopy
在先进光子源（APS）上利用纳秒激光脉冲和混合模式X射线探测脉冲进行了泵浦-探测暗场X射线显微术（DFXM）实验。我们观察到的热衰减，由于激光诱导的热扩散在锗单晶，这符合理论预测。单脉冲DFXM成像与激光泵浦X射线探针方法相结合，可以揭示热应变的形成和由激光诱导晶格变形产生的声波的传播。这将开辟一个新的途径，材料研究激光诱导的动力学现象在固体在亚纳秒的时间尺度。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optimizing supercontinuum spectro-temporal properties by leveraging machine learning towards multi-photon microscopy
多光子显微镜在生物成像中发挥了重要作用，因为它可以观察活体组织，具有更好的穿透深度和良好的切片效果。多光子显微镜依赖于多光子吸收，从而能够使用不同的成像模式，这在很大程度上取决于样品结构、所选荧光团和激发激光的性质。然而，用于多光子吸收的多用途且可调谐的激光激发仍然是一个挑战，其受到例如典型激光增益介质的窄带宽或由光学参量振荡器或放大器提供的波长转换的可调谐性的限制。作为替代方案，超连续谱生成可以提供从紫外到远红外域的宽带激发，并整合许多荧光团吸收峰，从而实现不同的成像模式或潜在的多路复用光谱。在这里，我们报告了使用机器学习来优化超连续谱生成的光谱-时间特性，以便选择性地增强与多光子显微镜的各种荧光团（或模态）兼容的多光子激发信号。具体来说，我们数值探讨如何使用可重构（飞秒）脉冲图案可以很容易地利用控制的非线性传播动力学和相关的光谱展宽发生在一个高度非线性光纤。在这个框架中，我们表明，使用多个脉冲种子光纤传播可以触发各种非线性相互作用和复杂的传播场景。这种方法，利用时间维度作为一个扩展的自由度，是用来最大限度地提高典型的多光子激发在选定的波长，在这里获得一个通用的和可重构的方式适合于成像应用。
2022-06-09 physics.optics
Fiber laser based stimulated Raman photothermal microscopy with long working distance optics
提出基于光纤激光器的受激拉曼光热显微镜，利用长工作距离光学系统解决传统SRS设备庞大和样品受限问题，实现信噪比提升两个数量级，并将样品空间扩展至厘米级，为多样化应用提供稳健平台。
2025-04-28 physics.ins-det physics.optics
Observation of Spider Silk by Femtosecond Pulse Laser Second Harmonic Generation Microscopy
蜘蛛丝的不对称\b{eta} -片层结构据说诱导光学二次谐波产生。在本文中，使用一个内部的非扫描型飞秒脉冲激光二次谐波发生显微镜，我们的行为的\b{eta} -片的蜘蛛丝下施加的外力。当丝被拉伸时，\b{eta} -片层的取向更加单向。拉铲的高机械强度的起源之一被认为是其\b{eta} -片的物理布置。
2018-12-20 cond-mat.soft physics.optics
Phase modulated multiphoton microscopy
我们表明，超短脉冲激光束的相位调制导致双光子荧光强度的调制。相位调制技术应用于多光子显微镜可以提高系统的信噪比。该技术也可用于多焦光栅扫描显微镜中频域信号的复用。由于该技术避免了阵列探测器的使用以及复杂的时空复用方案，它提供了一种方便的手段，多焦点扫描轴向方向。我们展示了这些用途的例子。类似的方法可以用于其他非线性扫描显微镜，如二次或三次谐波发生显微镜。
2015-03-11 physics.optics
Increasing brightness in multiphoton microscopy with low-repetition-rate, wavelength-tunable femtosecond fiber laser
针对多光子显微镜对易用可调谐激光源的需求，本文开发了一种波长可调谐、低重复频率的飞秒光纤激光器，通过操纵激发束时间与光谱特性，显著提升了图像亮度与穿透深度。
2023-08-24 physics.bio-ph physics.optics
Optical beam-induced scattering mode of mid-IR laser microscopy: a method for defect investigation in near-surface and near-interface regions of bulk semiconductors
本文提出了一种新的中红外激光光束诱导散射技术，它是近年来发展起来的中红外激光扫描显微术的一种特殊模式。该技术在其目前的形式是专为调查大规模的复合活性缺陷在近表面和近界面区域的半导体晶片。然而，它可以很容易地修改为晶体中的缺陷调查。在许多方面类似于EBIC，本技术具有一些无可争议的优势，这使得其应用于非破坏性的实验室调查和质量监测的行业。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Scanning mid-IR-laser microscopy: an efficient tool for materials studies in silicon-based photonics and photovoltaics
最近提出了一种扫描中红外激光显微镜的方法，用于研究半导体中的大规模电学和复合活性缺陷，以及在微电子和光电子工业中对半导体材料和结构的无损检测。这一发展的基础是对半导体中低角度中红外光散射的广泛研究。该技术思想的实质是应用暗场方法在扫描中红外激光显微镜中对散射光进行空间滤波，并在所研究的样品中的小区域内对过量载流子进行局部光激发，从而形成用于缺陷的复合对比度成像的探测红外光散射的人工源。本文介绍了三个对比的例子，应用上述技术的缺陷可视化的硅基材料设计的光电子学和光子学，这表明这种技术可能是一种有效的工具，缺陷调查和工业测试的半导体材料。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct laser writing of three dimensional network structures as templates for disordered photonic materials
在本文中，我们实质性地扩展了我们最近的研究，关于无序光子网络材料的介观聚合物模板的制备。我们提出了一个详细的分析和讨论的重要技术方面的制造和表征这些迷人的材料。与我们最初的报告相比，我们能够将种子模式的典型结构长度尺度从$a=3.3μm$减小到$a=2μm$，使其更接近$λ\sim 1.5 μm$周围的技术相关光纤通信波长范围。我们采用扫描电子显微镜结合聚焦离子束切割来观察不同高度的样品的内部。此外，我们展示了使用激光扫描共聚焦显微镜来评估由直接激光写入制造的样品的真实空间结构。我们详细解决有关的可扩展性，有限尺寸效应和几何失真的问题。我们还研究了光刻体素形状的影响，即在制造过程中使用的激光笔的椭球形状。为此，我们采用详细的数值模拟的散射函数，使用离散偶极子近似方案。
2013-09-23 physics.optics
Efficient multiphoton microscopy with picosecond laser pulses
本文开发了一种集成脉冲选择器的10 nJ Yb:fiber皮秒激光器，证明通过降低脉冲重复频率可在多光子显微术中达到与飞秒脉冲相当的性能，且更抗色散，从而可省略时间压缩并采用更简单的全光纤装置。
2024-08-12 physics.bio-ph physics.optics
Pump-probe cathodoluminescence microscopy
在本文中，我们描述了泵浦-探测阴极发光显微镜（PP-CL）的技术实现，一种新的技术，用于研究超快动力学的材料，使用电子和激光脉冲的联合激发。PP-CL装置基于商业扫描电子显微镜和飞秒激光器。在这里，我们将讨论PP-CL装置的设计、技术细节和表征。样品发出的发光（光致发光、阴极发光或两者的组合）可以根据光谱、时间统计和调频强度（锁定检测）进行分析。通过分析GAN衬底上的次级电子信号的变化来表征样品上的激光光斑，从中我们提取了在$μm$范围内的激光光斑尺寸。虽然这种方法确保了激光和电子脉冲在样品上的空间重叠，但使用光致发光和阴极发光的时间相关测量来实现时间对准。我们还讨论了在设计PP-CL实验时要考虑的一些因素，关于时间和空间分辨率。本文为任何PP-CL显微镜的开发提供了详细的参考。
2021-12-02 physics.ins-det physics.optics
Elastic Mid-Infrared Light Scattering: a Basis for Microscopy of Large-Scale Electrically Active Defects in Semiconducting Materials
本文提出了一种中红外激光显微术的方法，用于研究半导体中的大尺度电学和复合活性缺陷，以及在微电子和光电子工业中对半导体材料和结构进行无损检测。这一发展的基础是奠定了广泛的研究周期的低角度中红外光散射在半导体。技术思想的本质是应用暗场方法对扫描中红外激光显微镜中的散射光进行空间滤波。这种方法使大规模的电活性缺陷，这是富含电离的电活性中心的区域的可视化。位于探针中红外激光束中的小体积内的过量载流子的光激发使得能够可视化大规模的复合活性缺陷，如在光学或电子束感应电流方法中揭示的那些。这两种方法的扫描中红外激光显微镜，现在详细介绍在本文件中，以及在标准方法的低角度中红外光散射本身的技术总结。除了直接观察的技术外，本文还讨论了与中红外激光显微镜相关的缺陷成分分析方法。
2010-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Spatial heterodyne scanning laser confocal holographic microscopy
提出了一种空间外差探测的扫描激光共焦全息显微术。空间外差探测技术采用马赫-曾德尔干涉仪，参考光的频率相对于物光的频率通过两个声光调制器（AOM）移动。与传统的每个扫描点采集数百个时间样本以获得复杂信号的时间外差检测技术不同，空间外差检测技术利用典型线扫描共聚焦显微镜或点扫描共聚焦显微镜一维慢扫描中振镜扫描提供的线性时空关系产生空间干涉条纹，从而与传统的时间外差对应物相比，在相同照明下显著降低了采样速率并增加了信噪比。建议的空间外差检测方案适用于线扫描和点扫描共焦显微镜。在本文中，我们提出了空间外差检测方法的数学原理和实验方案的线扫描和点扫描共焦显微镜。计算机实验证明了这一思想的有效性。提出的空间外差扫描激光共焦全息显微镜（SH-SLCHM）在传统扫描激光共焦显微镜（SLCM）的基础上，在不增加光学和电子设计复杂度的前提下，可以同时获得物场的振幅和定量相位信息。SH-SLCHM可以在光学计量、体内组织成像和眼科成像中找到应用。
2016-10-11 physics.ins-det physics.optics
Nanoparticle characterization by using Tilted Laser Microscopy: back scattering measurement in near field
通过使用近场散射技术，显微镜可以很容易地变成测量静态和动态光散射的设备，这对于表征纳米颗粒分散体非常有用。到目前为止，基于显微镜的技术仅限于前向散射，最大可达30度。在本文中，我们提出了一种新的光学方案，克服了这一限制，扩展检测范围的角度大于90度（后向散射）。我们的光学方案是基于一个显微镜，一个宽的数值孔径物镜，和激光照明，与准直光束定位在一个大的角度相对于物镜的光轴（倾斜激光显微镜，TLM）。本文将通常只适用于傍轴散射的近场散射理论推广到强离轴情况。我们用几种不同直径的校准球形纳米粒子测试了我们的仪器和计算，进行了高达110度的静态和动态散射测量。测量的静态光谱和衰减时间与Mie理论和斯托克斯-爱因斯坦方程提供的扩散系数兼容。这种修改后的显微镜进行背散射测量的能力开辟了新的应用散射在近场技术的测量系统具有强烈的角度依赖性散射的方式。
2009-08-04 physics.ins-det physics.optics
Characterization of resonator using confocal laser scanning microscopy and its application in air density sensing
本文采用共聚焦激光扫描显微镜表征氮化硅跑道形波导谐振器，测得高有载Q因子，并利用气压导致的谐振波长偏移实现空气密度传感。
2024-09-07 physics.atm-clus physics.ins-det physics.optics
Super-resolution atomic microscopy using orbit angular momentum laser with temporal modulation
在本文中，我们提出了一种基于暗态的捕获策略，以打破光学衍射极限的显微镜。我们利用一个空间依赖的耦合场和一个具有时间和空间调制的探测激光场与三能级原子相互作用。时间调制可以减小点扩散函数的半高宽，空间调制可以获得比高斯光束更好的空间分辨率。此外，我们还提出了一个原理验证实验方案，并讨论了其可行性。
2022-09-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Mid-IR-laser microscopy as a tool for defect investigation in bulk semiconductors
本文介绍的非破坏性光学技术是研究半导体缺陷的一种有效的新工具。这种技术的基本仪器-中红外激光显微镜-对自由载流子的积累敏感，使得能够研究体半导体中的电活性缺陷或杂质的积累和半导体结构中的掺杂域。该显微镜的光束诱导散射模式旨在研究复合活性缺陷，但与EBIC不同的是，它既不需要肖特基势垒或pn结，也不需要特殊的样品制备
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Crossed laser phase plates for transmission electron microscopy
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）；Biohub（生物枢纽研究所）
本文提出交叉激光相位板，通过双激光驻波提高生物成像信息传输并抑制鬼影，展示了其在透射电子显微镜中的应用与设计优化。
2026-03-27 physics.ins-det physics.optics q-bio.QM
A multimodal laser-scanning nonlinear optical microscope with a rapid broadband Fourier-transform coherent Raman modality
非线性光学显微镜允许快速高分辨率显微镜与图像对比度产生的内在性质的样品。已建立的模式，如多光子激发荧光和二次/三次谐波产生，可以与其他非线性技术，如相干拉曼光谱，通常允许化学成像的一个单一的共振振动模式的样品相结合。在这里，我们利用一个单一的超快激光源，以获得宽带相干拉曼光谱的显微镜，连同其他非线性显微镜的方法在同一仪器上。我们证明，相干拉曼模态允许宽带测量（>1000 cm-1），具有高光谱分辨率（<5 cm-1），具有快速的光谱采集速率（3-12 kHz）。这使得能够以每秒>11帧的速度对>千像素图像进行拉曼高光谱成像。
2020-05-28 physics.bio-ph physics.optics
Laser control of the electron wave function in transmission electron microscopy
基于激光的量子粒子状态的制备、操纵和读出已经成为一种强大的研究工具，可以对时间、基本常数和电磁场进行最精确的测量。对自由电子的激光控制可以改善对电子与物质物体相互作用的探测，从而推进在原子尺度上对物质的探索。例如，光对电子波的时间调制使得能够以阿秒分辨率研究瞬态过程。相比之下，基于激光的电子波函数的空间成形尚未实现，即使它可以用来探测辐射敏感系统，如生物大分子，在标准量子极限和超越。在这里，我们展示了激光控制的空间相位分布的电子波函数，并将其应用于提高透射电子显微镜的图像对比度。我们首先实现了一个电子干涉仪，利用连续波激光诱导延迟相干分裂电子束，并捕获光波的TEM图像。然后，我们证明Zernike相位对比，通过使用激光束转移的电子波散射的样品相对于未散射的波的相位。基于激光的Zernike相衬将推进蛋白质结构、细胞组织和复杂材料的TEM研究。这里展示的自由电子的多功能相干控制为量子限制检测和新的成像方式铺平了道路。
2018-12-11 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Versatile high-speed confocal microscopy using a single laser beam
提出了一种新型的柔性高速激光扫描共聚焦显微镜及其通过像散粒子跟踪装置（APTV）的扩展。许多标准的共焦显微镜使用单个激光束以相对低的总帧速率扫描样品，或者使用多个激光束同时扫描样品并实现高的总帧速率。单光束共焦显微镜通常采用点探测器获取图像。为了实现高的整体帧速率，我们在标准2D探头扫描单元旁边使用第二个2D扫描单元，将图像直接投影到2D CCD传感器上（重新扫描配置）。仅使用单个激光束消除了串扰，并导致成像质量与帧速率无关，横向分辨率为0.235 \unit{μm}。这里描述的设计适合于高帧速率，即，帧速率远高于视频速率（全帧），高达32kHz的线速率。激光聚焦在样品中任何点上的停留时间（122 ns）明显短于标准共焦显微镜（毫秒或微秒级）。这种短的停留时间减少了荧光分子的光毒性和漂白。新的设计提供了更大的灵活性，便于与其他光学方法耦合。该装置可以很容易地通过APTV设备扩展以测量三维动态，同时能够显示高分辨率的共焦结构。因此，可以使用与APTV数据集同步的高分辨率共焦信息。
2019-12-13 cond-mat.soft physics.optics
Parallel multifocus optical-resolution photoacoustic microscopy based on tunable acoustic gradient lens and fiber delay network
利用可调声梯度透镜和脉冲延迟技术，研制了一种具有扩展景深的多焦点光声显微镜。TAG透镜设计用于控制激光束的发散角。采用三根不同长度的光纤分别输出三个不同延迟时间的激光脉冲。通过控制激光脉冲的发射时间，我们可以在一次A线数据采集中通过TAG透镜获得三个焦斑。使用垂直倾斜的碳纤维测量的MPAM的DoF为约775微米。横向分辨率估计为2.8微米。一个幻影由钨丝和斑马鱼是用来验证我们的系统的大景深。
2020-09-03 physics.bio-ph physics.optics
Hilbert phase microscopy based on pseudo thermal illumination in Linnik configuration
定量相位显微术（QPM）通常基于记录物体参考干涉图案及其进一步的相位解调。我们提出了伪希尔伯特相位显微术（PHPM），其中我们结合伪热光源照明和希尔伯特螺旋变换相位解调，以实现混合硬件-软件驱动的噪声鲁棒性和提高单次相干QPM的分辨率。这些有利的特征源于物理地改变激光空间相干性和数值地恢复光谱重叠的物体空间频率。PHPM的能力证明分析校准的相位目标和活的HeLa细胞比较，激光照明和相位解调，通过时间相移和傅立叶变换技术。进行的研究验证了PHPM的独特能力，以耦合单次拍摄成像，噪声最小化，并保留相位细节。
2022-09-20 physics.bio-ph physics.optics
Light-emitting diode excitation for upconversion microscopy: a quantitative assessment
镧系元素上转换纳米粒子（UCNPs）通常需要高功率激光激发。在这里，我们报告宽场上转换显微镜在单纳米粒子的灵敏度使用非相干激发的970 nm的发光二极管（LED）。我们表明，由于其广泛的发射光谱，LED激发是约3倍，有效的UCNP和产生高背景相比，激光照明。为了应对这一点，我们使用时间选通发光检测，以消除残留的背景从LED源，使个别UCNPs与高敏化剂（Yb 3+）掺杂和惰性壳保护成为明确确定在1.18 W cm-2的LED激发下，确认相关的电子显微镜图像。亲水性UCNP通过多糖包被经由简易配体交换方案获得，以证明使用LED激发的细胞摄取成像。这些结果表明，一个可行的方法来绕过与高功率激光器的限制时，应用UCNPs和上转换显微镜的生命科学研究。
2020-06-29 physics.app-ph physics.bio-ph physics.optics
Direct visualization of electromagnetic wave dynamics by laser-free ultrafast electron microscopy
将飞秒（fs）激光与电子显微镜相结合，可以在实时和空间中对材料的瞬态结构和形态进行直接成像，即超快电子显微镜（UEM）。在这里，我们报告了无激光UEM的开发，该UEM提供相同的实时成像能力和高时空分辨率，但不需要昂贵的fs激光器和复杂的仪器修改。我们创建皮秒电子脉冲探测动态事件通过斩波连续束与射频（RF）驱动的脉冲发生器，其中的电子脉冲的重复率是可调的从100 MHz到12 GHz。对于样品激发，能够实现相同宽带的电磁波。作为第一个应用程序，我们研究了GHz的电磁波传播动力学的叉指梳状结构，这是RF微机电系统的基本构建块之一。一系列的泵浦-探测图像揭示了纳米空间和皮秒时间尺度上的梳齿周围的瞬态振荡电磁场，以及时间分辨的极化、振幅和非线性局部场增强。这项研究的成功证明了低成本的无激光UEM在许多研究领域，特别是与信息处理技术相关的设备中的电动力学的真实空间可视化的可行性。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-pulse Stimulated Raman Photothermal Microscopy and Direct Visualization of Cholesterol-rich Membrane Domains
Boston University（波士顿大学）
单脉冲受激拉曼光热显微镜实现对胆固醇丰富膜域的直接可视化，检测灵敏度显著提升。
2026-03-02 physics.ins-det physics.optics
Quantum Emergence of Linear Particle Accelerator and Anomalous Photon-induced Near-field Electron Microscopy in a Strong Coupling Regime
光子诱导近场电子显微术（Photon-induced near-field electron microscopy，PINEM）是一种利用光量子的对称离散化增益或损失（$\hbar ω$）和激光诱导光学近场（Laser induced optical nearfield，LPL）来表征电子-光相互作用的光谱方法。在这封信中，我们已经证明了线性粒子加速器（LPA）和反常PINEM（APINEM）可以解析地出现在强耦合制度下的PINEM类相互作用，因为光谱光子边带重叠的量子干涉。此外，我们还发现，在点粒子制度与预相互作用漂移的量子干涉可以产生有趣的光谱聚焦和能量/动量分布的周期性聚束，使我们能够提高电子显微镜，成像和光谱的光谱分辨率。在强激光物理中对LPA和APINEM的这些观测对于理论和实验界都有很大的兴趣，例如超快电子显微镜，阿秒科学和激光驱动加速器。
2019-08-19 physics.acc-ph physics.optics quant-ph
