Red Emission from Copper-Vacancy Color Centers in Zinc Sulfide Colloidal Nanocrystals
铜掺杂硫化锌（ZnS：Cu）在电磁波谱的UV、可见光和IR区域中表现出下转换发光;可见红光、绿光和蓝光发射分别被称为R-Cu、G-Cu和B-Cu。亚带隙发射产生于由点缺陷产生的局部电子态之间的光学跃迁，使得ZnS：Cu成为多产的磷光体材料和量子信息科学的有趣的候选材料，其中点缺陷作为单光子源和自旋量子比特表现出色。ZnS：Cu的胶体纳米晶体（NC）作为量子缺陷的产生、隔离和测量的宿主是特别有趣的，因为它们的尺寸、组成和表面化学可以精确地定制用于生物传感和光电应用。在这里，我们提出了一种方法，用于合成胶体ZnS：Cu NC的发射主要是R-Cu，这已被提出产生的Cu $_{Zn}$ -V $_S$复杂，杂质空位点缺陷结构类似于众所周知的量子缺陷，在其他材料中产生有利的光学和自旋动力学。第一性原理计算证实了Cu $_{Zn}$ -V $_S$的热力学稳定性和电子结构。温度和时间依赖的ZnS：Cu纳米晶体的光学性质显示蓝移发光和异常的高原强度的依赖性，随着温度从19 K增加到290 K，为此，我们提出了一个经验动力学模型的基础上热激活的两个流形的状态之间的耦合内的ZnS带隙。了解R-Cu发射动力学，结合控制合成方法获得R-Cu中心的胶体NC主机，将大大促进发展的Cu $_{Zn}$ -V $_S$和相关的配合物作为量子点缺陷的ZnS。
2023-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Light-assisted hierarchical fabrication of two-dimensional surfaces using DNA-functionalized semiconductor nanocrystal quantum dots
本研究提出DNA驱动的可编程自组装方法，利用激光照射实现DNA功能化量子点在玻璃基底上的二维层级结构制备，证实了光调控其光学性质的可行性，为纳米光子结构制备提供新工具。
2023-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
Resonant second-harmonic-generation circular-dichroism microscopy reveals molecular chirality in native biological tissues
传统的线性旋光性效应广泛应用于手性材料的研究。然而，差的对比度和工件由于样品的各向异性限制了这些方法的适用性。在这里，我们表明，非线性二次谐波产生圆二色光谱显微镜可以克服这些限制。在完整的胶原组织中，以亚微米的空间分辨率观察到清晰的光谱共振。通过对蛋白质逐步变性的研究，我们发现共振响应主要是由于分子的手性。
2016-02-15 physics.bio-ph physics.optics
Optical time-harmonic elastography for multiscale stiffness mapping across the phylogenetic tree
Charité – Universitätsmedizin Berlin（柏林夏里特医学院）；German Cancer Consortium (DKTK)—German Cancer Research Center (DKFZ)（德国癌症联盟（DKTK）—德国癌症研究中心（DKFZ））；The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学）；Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin（马克斯·普朗克物理与医学中心）；Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）
该研究提出了一种超快光学时谐弹性成像技术，用于在从显微到宏观成像的尺度上精确映射软生物组织的机械特性，推动生物物理研究。
2023-12-12 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Second harmonic optical coherence tomography
二次谐波光学相干层析成像，它使用相干门的二阶非线性光学响应的生物组织的成像，描述和证明。飞秒激光脉冲被用来激发二次谐波从胶原收获从大鼠尾腱和参考非线性晶体。检测二次谐波干涉条纹信号并用于图像重建。由于二次谐波产生对分子和组织结构的强烈依赖性，该技术提供了对比度和分辨率增强传统的光学相干断层扫描。
2004-02-12 physics.optics
Broadband large-ellipticity harmonic generation with polar molecule
本文研究了线性极化场作用下极性分子产生高次谐波的极化特性。结果发现，椭圆偏振谐波观察到一个宽的光谱范围内，从平台到截止。进一步的分析表明，最高占据轨道的非对称结构是谐波椭圆性的根源。这为高次谐波在材料和生物科学中的应用提供了一种新的方法。
2011-12-05 physics.optics
Second-harmonic optical diffraction tomography
本研究提出基于二次谐波产生的光学衍射层析成像技术，将线性ODT推广至非线性场景，通过全息测量重建三维二阶非线性极化率，经模拟与实验验证，可实现无标记成像并获取独特结构特性。
2024-05-18 physics.optics
Breaking Abbe's diffraction limit with harmonic deactivation microscopy
该研究提出谐波失活显微镜（HADES），通过量子级控制环形脉冲抑制谐波产生，突破非荧光样品的衍射极限，实现无标记超分辨成像，为常规非线性显微镜达到低于100 nm分辨率提供新途径。
2024-09-25 physics.optics
Fifth Harmonic and Five-Photon Excitation Fluorescence Multiphoton Microscopy
本研究将五阶非线性光学过程应用于多光子显微技术，通过五次谐波和5光子激发荧光实现更高分辨率和更深穿透深度，适用于生物、材料、地质及半导体等领域。
2025-06-26 physics.optics
Optical Second-harmonic Images of Sacran Megamolecule Aggregates
我们已经检测到二阶非线性光学响应的聚集体的两性大分子多糖骶骨提取蓝藻生物材料，通过使用光学二次谐波发生（SHG）显微镜。骶骨棉样团块、纤维和铸型膜的SHG图像显示出尺寸为几十微米的SHG强度微点。的二次谐波斑点强度的依赖性上的激发光偏振角进行了观察，以说明骶骨分子在这些微域的取向。我们还观察到骶骨流延膜边缘的一个特殊区域周围的SHG信号。这些结果表明骶骨巨分子以几种不同的方式聚集。
2018-05-25 physics.optics
Non-reciprocal second harmonic generation in ferroelectric photonic structures
二次谐波产生是与材料的对称性直接相关的强大工具。利用二次谐波可以揭示多铁性化合物中的相变、晶格旋转或电磁耦合等现象。[1-4]在这里，我们表明，在三角铁电体的自发电极化的强度Ps的意义，可以导致一个显着的二次谐波产生的空间依赖性。利用二维非线性光子结构，我们证明了沿极轴反向传播的光束产生非互易的二次谐波图案。在光学中，除了一些例外，[5]非互易现象通常与涉及磁场的时间反演对称性的破坏有关。[6，7]这里，相反，非互易性是与铁电相的反转对称性破缺相关的二次非线性张量所固有的。这些发现提供了在组装到极性表面上的二维结构中产生非互易光-物质相互作用过程的新途径，[8，9]包括用于等离子体或生物化合物的金属。
2010-01-08 physics.optics
Gaussian-Schell analysis of the transverse spatial properties of high-harmonic beams
高次谐波产生（HHG）是一种从紧凑的装置中产生相干、短波长、超快脉冲的既定手段。桌面高次谐波源越来越多地被用于使用诸如相干衍射成像和重叠关联成像等新兴技术来对物理和生物系统成像。这些新的成像方法需要相干照明，因此，重要的是既要表征高谐波光束的空间相干性，并了解限制这一属性的过程。在这里，我们调查的近场和远场的空间特性的高次谐波辐射产生的气体细胞。用SCIMITAR技术测量了远场光强分布、波前曲率和复相干因子随谐波阶数的变化。利用高斯-谢尔模型，推导了谐波光束在产生平面内的特性。我们的结果表明，谐波空间相干性的阶数依赖性是一致的部分相干性诱导的强度依赖偶极相位的变化以及有限的空间相干性的驱动辐射。这些发现被用来建议谐波光束的相干性可以进一步增加的方式，这将有直接的好处，以高谐波辐射成像。
2016-08-01 physics.optics
High-harmonic generation from metasurfaces empowered by bound states in the continuum
连续介质中的光学束缚态（BIC）的概念支持了嵌入辐射光谱中的强局域波的存在，这种波可以增强亚波长光子结构中的电磁场。早期对波导和光子晶体中光学BIC的研究揭示了它们的拓扑性质，准BIC超颖表面的概念促进了强光-物质相互作用在生物传感、激光和低阶非线性过程中的应用。在这里，我们采用BIC授权的电介质超颖表面，以有效地产生高达11阶的高光学谐波。我们优化的BIC模式的前几个谐波和观察微扰和非微扰非线性制度之间的过渡。我们还提出了一个一般性的策略，用于设计具有强共振和非微扰非线性的亚波长结构。我们的工作在亚波长尺度上架起了微扰和非微扰非线性光学领域的桥梁。
2020-08-26 physics.optics
Resonantly tunable second harmonic generation from lithium niobate metasurfaces
二次谐波（SHG）是一种相干非线性现象，在激光颜色转换中起着重要的作用。锂酸锂（LN）具有大的禁带宽度和突出的二阶非线性，是一种重要的非线性频率转换材料，其光谱范围从紫外到中红外。在这里，我们实验证明LN超颖表面具有可控的SHG性能。在米氏共振处观察到SHG效率的明显增强。通过改变超颖表面的几何参数以及共振，我们能够选择性地提高不同波长下的SHG效率。我们的研究结果将为开发高灵活性的新型紧凑型非线性光源的应用，如生物传感和光通信铺平了道路。
2020-10-26 physics.optics
Nanoscale fluorescence lifetime imaging with a single diamond NV center
固态量子发射体，例如人工工程量子点或固体中天然存在的缺陷，正在被研究用于从量子信息科学和光电子学到生物医学成像的应用。最近，这些相同的系统也从纳米计量学的角度进行了研究。在这封信中，我们研究的近场光学性质的金刚石晶体托管一个单一的氮空位中心。我们发现氮空位中心是周围电磁模式结构的灵敏探针。我们利用这种敏感性，以证明纳米级荧光寿命成像显微镜（FLIM）与一个单一的氮空位中心成像的光学天线的局部态密度。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Shell-Core Structural Anisotropy in Starch Granules Probed by Polarization Third-Harmonic Generation Microscopy
University of Crete（克里特大学）；Foundation for Research and Technology- Hellas（希腊研究与技术基金会）
本文利用偏振三次谐波产生显微镜研究玉米淀粉颗粒，通过分析壳与核的不同偏振调制模式，提取χ^(3)张量比值并定义各向异性比AR，揭示两区域分子排列的结构各向异性差异。
2025-11-10 physics.optics
Electronic multipoles in second harmonic generation and neutron scattering
非线性光学，特别是二次谐波产生（SHG），越来越多地用于许多现代学科，从物理科学中的材料表征到医学中的生物成像和信息技术中的光学信号处理。我们提出了一个理论分析提供了一个强有力的估计能量集成的SHG响应。计算中充分考虑了时间和空间对称性的要求，对天然和磁性圆二色性信号的估计优于以往的估计。磁中子散射的振幅，其中包括所有的轴向和极性（狄拉克）的贡献，跟踪类似的对称性要求。我们的工作方法，在球形多极子和对称性的实现方面，可以用于各种其他探头的电子特性。
2020-11-18 cond-mat.str-el physics.optics
Overcoming the absorption limit in high-harmonic generation from crystals
自新千年以来，相干极紫外线和软x射线辐射已经彻底改变了对电子自然时间尺度上的动态物理，化学和生物系统的理解。不幸的是，在气体、液体和固体目标中，红外光子到真空紫外和软X射线高次谐波的基于相干激光的上转换是众所周知的低效。在致密的非线性介质中，限制因素是所产生的高能光子的强重吸收。在这里，我们克服了这个限制，通过允许高次谐波产生的周期性阵列的薄一维晶体硅脊波导脊之间的真空间隙中传播，从而避免了大量的非线性材料的高吸收损耗，并导致在传播长度增加约100倍。随着光栅周期的变化，每个高次谐波显示出不同的和明显的调制，指示相干相加的开始，否则在吸收限制发射中抑制相干相加。通过克服吸收极限，我们的研究结果为明亮的相干短波长光源及其在纳米光子器件中的实现铺平了道路。
2019-05-07 physics.optics
High-order harmonic spectroscopy for molecular imaging of polyatomic molecules
高次谐波产生是探测原子和分子结构的强大而灵敏的工具，在同一测量中结合了前所未有的阿秒时间分辨率和埃量级的高空间分辨率。通过高次谐波产生的最外层分子轨道的成像长期以来一直限于非常简单的分子，如氮。最近，我们展示了一种技术，克服了几个问题，阻止了分子轨道断层扫描扩展到更复杂的物种，表明分子成像可以应用于像二氧化碳这样的三原子分子。在这里，我们报告这种技术的应用，一氧化二氮（N2O）和乙炔（C2H2）。这一结果代表了对脆弱化合物成像的第一步，这一类别包括大多数基本生物分子。
2014-12-03 physics.chem-ph physics.optics
Synthetic aperture phase imaging of second harmonic generation field with computational adaptive optics
本文提出基于合成孔径傅里叶全息显微与计算自适应光学的SHG场超分辨定量相位成像方法，可在强散射和复杂像差下突破阿贝衍射极限，并在斑马鱼肌肉组织中实现深层成像验证。
2023-04-27 physics.optics
Synthetic aperture holographic third harmonic generation microscopy
本文首次实现三次谐波产生全息显微镜，通过空间合成孔径成像重建复信号场，并开发像差校正算法消除相位畸变引起的像差，实现无标记生物成像。
2024-02-06 physics.app-ph physics.optics
Second Harmonic Imaging Enhanced by Deep Learning Decipher
波前传感和重构广泛用于自适应光学、像差校正和高分辨率光学相位成像。传统上，干涉和/或微透镜阵列用于将光学相位转换成强度变化。畸变波前的直接成像往往导致相位恢复过程复杂、对比度低、灵敏度低。在这里，一种新的方法已被开发和实验证明的基础上编码成二次谐波信号，这是本质上敏感的波前调制的相敏信息。通过设计和实现深度神经网络，我们展示了通过深度学习解密（SHIELD）增强的二次谐波成像，以实现高效和弹性的相位恢复。SHIELD继承了双光子显微镜的优点，展示了单次拍摄，无参考和视频速率相位成像，灵敏度优于λ/100，对噪声具有高鲁棒性，促进了从生物成像到波前传感的众多应用。
2020-10-16 eess.IV physics.optics
Optimal double resonant condition in metallic core-shell nanocavity for third harmonic generation
随着非线性光学的迅速发展，光学三次谐波的增强成为物理、化学、生物、材料科学、信息科学等领域的热门研究领域。本文从理论上分析了金属核壳纳米结构中的双共振现象，以优化三次谐波的产生效率。由于核壳结构的纳米微球可以有效地激发出从可见光到近红外的多种腔模，两种不同的多极腔模匹配可以形成多种双共振条件。数值模拟表明，当三次谐波信号与高次腔模耦合良好时，远场三次谐波强度可以得到显著增强。更重要的是，三倍频效率是最佳的双谐振条件下耦合两个模式具有相同的顺序的腔。在这种情况下，THG强度相差3个量级。随后的理论分析表明，改变金属外壳的三阶非线性极化率，而保持核心的固定，对三倍频效率几乎没有影响。这一发现对优化球腔结构的三次谐波有重要的指导意义。
2017-11-26 physics.optics
Cross-polarized and Stable Second Harmonic Generation from Monocrystalline Copper
本研究展示了单晶铜微片在二次谐波产生中的稳定、各向异性及交叉偏振响应，克服了表面退化问题，为非线性纳米光子学提供了稳健平台。
2025-08-04 physics.optics
Enhancing second harmonic generation using dipolar-parity modes in non-planar plasmonic nanocavities
在光子电路、量子光学和生物传感领域，人们迫切需要开发高效的纳米级非线性光源。为此，等离子体激元系统已被用于增强非线性信号生成，然而，用于实际应用的高效率频率转换仍然是一个挑战。金属-绝缘体-金属（MIM）纳米腔是用于在纳米尺度处强烈集中场以增强光学非线性的良好候选者，然而它们通常遭受在发射波长处具有四极共振的要求。在这里，我们介绍了非平面MIM纳米腔与非线性间隔，可以大大提高二次谐波产生（SHG），尽管具有相同的奇偶性的基本模式和发射模式。我们的实验和数值计算结果表明，这种增强是由于腔的非平面设计和间隔层的体非线性。
2019-05-09 physics.app-ph physics.optics
Compact simultaneous label-free autofluorescence multi-harmonic (SLAM) microscopy for user-friendly photodamage-monitored imaging
无标记非线性光学显微镜已成为生物医学研究的有力工具。然而，可能的光损伤风险阻碍了进一步的临床应用。为了减少这些不利影响，我们构建了一个新的无标记自发荧光多谐波（SLAM）显微镜平台，具有5通道多模态成像，在线光损伤监测和脉冲重复率调谐。通过使用双折射光子晶体光纤进行光谱展宽（而不是产生超连续谱）和棱镜压缩器进行脉冲预啁啾，该系统允许用户独立地调节脉冲宽度、重复率和能量，这对于优化成像条件朝向无/最小光损伤是有用的。此外，它还演示了每个图像像素一个激发脉冲的无标记多通道成像，从而为通过更快的光学扫描仪提高成像速度铺平了道路。
2022-10-24 physics.bio-ph physics.optics
Fourth-harmonic UV light generation in integrated silicon nitride microresonators
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Department of Physics, Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg（埃尔朗根-纽伦堡大学物理系）；Gleb Wataghin Institute of Physics, University of Campinas（坎皮纳斯大学格列布·瓦塔金物理研究所）；Department of Electrical and Photonics Engineering Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气与光子工程系）
本研究在集成硅氮化物微谐振器中首次实现了第四谐波紫外光生成，拓展了非线性光子平台的操作带宽，并为紫外频率转换和生物成像应用提供了新途径。
2026-03-03 physics.app-ph physics.optics
Mode-matching in multiresonant plasmonic nanoantennas for enhanced second harmonic generation
在极其有限的体积中提升非线性频率转换仍然是纳米光学、纳米医学、生物传感和无背景生物传感中的关键挑战。为了这个目的，等离子体纳米结构中的场增强通常被利用来有效地补偿在纳米级处的相位匹配的缺乏。然而，二次谐波产生（SHG）被原子尺度下等离子体材料和纳米天线设计中的高度对称性强烈猝灭。在这里，我们设计了一个等离子体纳米天线缺乏轴对称性，表现出空间和频率模式重叠的激发和SHG波长。这些功能在单个器件中的有效组合允许获得前所未有的SHG转换效率。我们的研究结果揭示了在纳米尺度上优化SHG的新方法，为基于非线性等离子体平台的新型纳米级相干光源和分子传感器件铺平了道路。
2014-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
