基于时间相关单光子计数探测和多焦多光子激发的亚100nm三维荧光寿命成像
Sub-100 nm 3-D fluorescence lifetime imaging using time correlated single photon counting detection and multifocal multiphoton excitation
摘要：
摘要删除。
英文摘要：
Abstract removed.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
继续探索
相关论文
用于无像差高通量超分辨成像的双反卷积多焦点荧光响应矩阵显微术
Dual deconvolution multifocal fluorescence response matrix microscopy for aberration-free high-throughput super-resolution imaging
Korea University（高丽大学）；Pusan National University（釜山国立大学）
该研究提出自适应多焦点照明的双反卷积多焦点荧光响应矩阵显微术，减少相机帧数量，实现高通量无像差超分辨成像，可用于小鼠组织的高分辨率体积成像。
physics.app-phphysics.bio-phphysics.comp-ph
具有真实中间态的多光子荧光激发
Multiphoton fluorescence excitation with real intermediary states
本文展示了通过具有真实中间态的顺序多光子过程产生荧光，为先前未探索的分子激发途径的光学控制指明了新方向。
physics.app-phphysics.optics
五次谐波与五光子激发荧光多光子显微技术
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。
physics.optics
由多模光纤定制的光用于多光子荧光显微镜
Light tailored by multimode fiber for multiphoton fluorescence microscopy
本研究提出将高斯光束注入石英渐变折射率多模光纤生成仅含方位角不变导模的光束，该极简低成本方法有效提升了双光子显微镜的轴向分辨率。
physics.optics
采用相位 diversify 多焦点阵列的单图像无传感器自适应光学
Single image sensorless adaptive optics using phase-diversified multifocal array
Department of Engineering Science, University of Oxford（牛津大学工程科学系）
本研究提出采用相位 diversify 多焦点阵列，结合神经网络算法实现单图像无传感器自适应光学，可高效校正生物样品像差，六个焦点的表现优于两个或十个焦点。
physics.optics
二能级~（85）Rb原子多光子康普顿散射共振荧光谱的多普勒频移
The Doppler shifts of resonant fluorescence spectrum for a two-level 85Rb atom via multiphoton Compton scattering
通常，我们很难观察到原子中的康普顿散射。克服这一困难的方法之一是利用多光子与原子碰撞，产生多光子康普顿散射（MCS）现象。因此，我们可以在可见光区研究MCS过程。在MCS过程中，团簇原子作为一个整体运动，即原子的Dicke态，多光子与团簇原子相互作用。在室温二能级原子系统中，我们可以观察到共振荧光光谱的多普勒频移。本文详细分析了多普勒频移产生的物理机制，提出了一种利用RFS的多普勒频移测量Dicke态（不同质量的原子聚合物）组分的方法。
physics.optics
更多相关论文收起更多论文
金刚石中硅空位色心的多光子激发荧光
Multiphoton-Excited Fluorescence of Silicon-Vacancy Color Centers in Diamond
纳米金刚石中的硅空位色心在738nm处具有窄的、非漂白的发射线，有望作为生物应用的荧光标记物。这种荧光的双光子激发提供了在显着组织深度进行低背景检测和高三维空间分辨率的可能性。在1040 nm激发波长下，测量了离子注入金刚石中带负电荷的硅空位（$^-$）的双光子荧光截面，结果表明：SiVPDMATHABMM为$0.74(19) \times 10^{-50}{\rm cm^4\;s/photon}$.与金刚石氮空位（NV）中心相比，双光子激发的SiV中心的预期检测阈值低一个数量级以上，主要是由于其窄得多的线宽。我们还提出了测量的两个和三个光子的激发光谱，发现增加的双光子截面的波长减小，并讨论了物理解释的光谱的背景下，现有的模型的SiV能级结构。
physics.optics
纳米氧化石墨烯的多光子诱导荧光观察及其在体内外生物成像中的应用
Observation of Multiphoton-induced Fluorescence from Nano Graphene Oxide and Its Applications in In vitro and In vivo Bioimaging
在飞秒激光激发下，我们观察到GO纳米颗粒的双光子和三光子诱导的不同的光致发光。与PEG分子偶联的GO纳米颗粒具有高的化学稳定性，并且可以有效地标记HeLa细胞。双光子扫描显微镜观察到GO纳米颗粒定位于HeLa细胞的线粒体、内质网、高尔基体和溶酶体中。将GO纳米颗粒显微注射到黑小鼠脑内，体内双光子发光成像显示GO纳米颗粒位于脑内300 μm深处，可以清晰分辨。
cond-mat.mtrl-sciphysics.optics
多光子激发荧光显微镜中的主动轴向运动补偿
Active Axial Motion Compensation in Multiphoton-Excited Fluorescence Microscopy
针对活体组织周期性运动造成的成像平面位移与像差，本文提出基于数学形状空间模型预测并由压电物镜支架实时调整焦平面的主动轴向补偿方法，并在血管体模上验证了大视场、大幅值非谐波运动补偿效果。
eess.IVphysics.bio-phphysics.optics
光谱时间编码多光子显微术
Spectro-temporal encoded Multiphoton Microscopy
双光子显微镜已成为生物和医学研究的宝贵工具，提供高灵敏度，分子特异性，固有的三维亚细胞分辨率和深层组织穿透。然而，就成像速度而言，机械扫描仪仍然将采集速率限制在通常每秒10-100帧。在这里，我们提出了一种高速非线性显微镜实现千赫兹帧速率采用脉冲调制，快速波长扫描激光器和惯性自由光束转向通过角色散。结合高带宽，单光子敏感探测器，我们实现了前所未有的速度每秒8800万像素的荧光寿命记录。我们展示了衍射限制，多模态，双光子荧光和荧光寿命（FLIM），显微镜和成像流式细胞术与数字可重构激光，成像系统和数据采集系统。这些前所未有的速度应该能够实现高速和高通量的图像辅助细胞分选。
physics.bio-phphysics.ins-detphysics.optics
荧光成像系统的时间分辨率
Mini-review on the temporal resolution of fluorescence imaging systems
生物学中快速发生事件的成像需要高时间分辨率。在这篇综述文章中，我试图研究一个近似估计，以量化的荧光成像系统的时间分辨率限制。已经认识到，时间分辨率基本上由以下事实确定：一旦被激发，几乎所有（$99.9\%$）激发分子弛豫到基态。我们确定了分子的$99.9\%$弛豫所需的时间约为$3τ_p = 3/{(k_f +k_{nr})\log_{10}e}$，其中$k_f +k_{nr}$是总发射速率。为了得到这个表达式，我们假设，探测器的量子效率是单位的，没有散射，也没有其他损失。我们进一步讨论了一些显微镜技术，能够高时间分辨率。这些技术包括多焦点多光子显微术（MMM）、多激发点光学显微术（MESO）和多光片显微术（MLSM）。
physics.bio-phphysics.med-phphysics.optics
相位调制多光子显微术
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。
physics.optics
半导体纳米材料的多光子吸收特性
Multi-photon absorption properties of semiconducting nanomaterials
多光子吸收（MPA）是一种非线性光学过程，其涉及材料同时吸收两个或更多个光子以将其基态提升到激发态。多光子吸收在多维荧光成像、三维数据存储等方面有着重要的应用前景。由于量子尺寸效应，纳米半导体材料的物理和化学性质发生了巨大的变化。多光子吸收和量子效应的结合将是一个有趣的研究。半导体纳米材料的多光子吸收是一个令人兴奋的现象，促进了许多重要的应用。本文综述了从硫族化合物纳米材料到钙钛矿纳米材料的各种半导体纳米材料的多光子吸收特性及其在各个领域的应用。
physics.optics
结合光谱域光学相干和多光子显微术的集成结构和功能光学成像
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。
physics.med-phphysics.optics
使用低重复频率、波长可调谐飞秒光纤激光器提高多光子显微镜的亮度
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。
physics.bio-phphysics.optics
使用1.8 $μ$ m飞秒光纤laser系统的体内三光子和四光子荧光显微术
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。
physics.optics
利用皮秒激光脉冲的高效多光子显微术
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。
physics.bio-phphysics.optics
空间频率调制成像的超分辨多模多光子显微术
Super-resolved multimodal multiphoton microscopy with spatial frequency-modulated imaging
超分辨远场显微镜已经成为一种强有力的工具，用于研究物体的结构，其分辨率远低于光的衍射极限。迄今为止报道的几乎所有超分辨率成像技术都依赖于探针分子的真实能量状态来规避衍射极限，从而防止通过诸如谐波产生（HG）的虚拟能量状态发生的对比机制的超分辨率成像。在这里，我们报告的超分辨率技术的基础上SPatIal调频成像（SPIFI），允许超分辨非线性显微镜与任何对比机制，并与单像素检测。我们展示了生物和无机介质中双光子激发荧光（TPEF）和二次谐波产生（SHG）的多模态超分辨图像。多光子SPIFI（MP-SPIFI）提供的空间分辨率高达衍射极限以下2 $η$，其中$η$是非线性强度响应的最高功率。MP-SPIFI不仅有可能在光学薄介质中提供增强的分辨率，而且有希望在散射介质中提供深度超分辨成像-打开了$\textit{in vivo}$超分辨成像的可能性。
physics.optics
多模光纤高分辨率非线性荧光成像的时空光束自清洁
Spatiotemporal beam self-cleaning for high-resolution nonlinear fluorescence imaging with multimode fibres
梯度折射率（GRIN）多模光纤（MMF）中的光束自清洁（BSC）最近被不同的研究小组报道。在克尔效应和光束自成像的相互作用下，BSC抵消了随机模式耦合，迫使激光束在GRIN光纤输出端恢复准单模分布。在这里，我们表明，相关的自诱导时空重塑允许使用多模光纤的非线性荧光显微镜和内窥镜的性能提高。我们的实验表明，光束亮度的增加，引起的自清洁，使两个和三个光子成像的生物样品具有高的空间分辨率。时间脉冲的缩短伴随着空间光束净化，提高了输出峰值功率，从而提高了非线性成像的效率。我们还表明，时空超连续谱的产生是非常适合在可见光和红外域的大波段非线性荧光成像。我们证实了我们的研究结果，多光子荧光成像显微镜和内窥镜配置。
physics.bio-phphysics.optics
Miniscope3D：优化的单次激发微型3D荧光显微镜
Miniscope3D: optimized single-shot miniature 3D fluorescence microscopy
微型荧光显微镜是系统生物学中的标准工具。然而，宽视场微型显微镜仅捕获2D信息，并且使3D功能能够实现的修改增加了尺寸和重量，并且在窄深度范围之外具有较差的分辨率。在这里，我们实现了3D的能力，通过取代传统的2D微型镜的管透镜与优化的多焦点相位掩模在物镜的孔径光阑。将相位掩模放置在孔径光阑处显著减小了设备的尺寸，并且改变焦距能够在宽的深度范围内实现均匀的分辨率。相位掩模将3D荧光强度编码为单个2D测量，并且通过求解稀疏约束逆问题来恢复3D体积。我们提供了设计和制造的相位掩模和一个有效的前向模型，占场变化的像差在微型物镜的方法。我们展示了一个原型，是17毫米高，重2.5克，实现2.76 $μ$米横向，和15 $μ$米轴向分辨率在大多数的900 × 700 × 390 $μm^3$体积在40卷每秒。在分辨率目标、动态生物样品和小鼠脑组织上进行了实验验证。与现有的微型单次体积捕获实现相比，我们的系统更小，更轻，并在10倍的可用深度范围内实现了超过2倍的横向和轴向分辨率。我们的显微镜设计为紧凑型平台重要的应用提供单次拍摄3D成像，例如自由移动动物的体积神经成像以及培养箱和芯片实验室设备中动态样品的3D运动研究。
cs.CVeess.IVphysics.optics
快照活细胞中胰岛素颗粒的3D跟踪
Snapshot 3D tracking of insulin granules in live cells
快速和准确的体积成像仍然是一个挑战，但有可能提高对细胞功能的理解。我们开发并使用多焦点显微镜（MFM）进行3D快照成像，以允许在MIN 6细胞中用mCherry标记的胰岛素颗粒的3D跟踪。MFM采用一种特殊的衍射光学元件（DOE）同时成像多个焦平面。这种信息的同时采集以仅受阵列检测器的帧速率限制的速度确定单个对象的3D位置。我们验证了MFM成像和荧光珠跟踪的准确性;可以在宽范围的空间和时间尺度上准确地确定单个荧光珠的3D位置和轨迹。3.2微米深体积中的单个胰岛素颗粒的3D位置和轨迹通过结合3D去卷积、移位校正和最后使用Imaris软件包跟踪的成像处理来确定。我们发现颗粒的运动是超扩散的，但在3D中不如在盖玻片表面上生长的细胞的2D，这表明在细胞骨架（例如微管和行动）的各向异性。
physics.bio-phphysics.optics
非线性光学光谱和双光子激发荧光光谱揭示了甲虫鞘翅中荧光团的激发态
Non-linear optical spectroscopy and two-photon excited fluorescence spectroscopy reveal the excited states of fluorophores embedded in beetle's elytra
在紫外光照射下，许多动物物种通过嵌入其生物组织内的荧光团产生的荧光过程发光。然而，在活生物体中的荧光研究相对较少，并且到目前为止仅限于线性范围。多光子激发荧光分析以及非线性光学技术提供了独特的可能性，以调查当地环境对荧光团的激发态的影响。本文首次将这些技术应用于昆虫天然荧光的研究。的情况下，男性Hoplia coerulea甲虫的调查，因为覆盖甲虫的鞘翅鳞片是已知的具有嵌入式荧光团，控制甲虫的着色和荧光发射的内部光子结构。观察到强烈的双光子激发荧光信号，其强度在与水接触时发生变化。还检测到三次谐波产生信号，其强度取决于光的偏振状态。这些非线性光学和荧光响应的分析揭示了嵌入甲虫鞘翅的荧光分子的多激发态特征。光子结构的各向异性，这导致额外的剪裁甲虫的光学响应，证实了圆偏振光和非线性光学测量。
physics.bio-phphysics.optics
微创超薄optical fibers脑深部荧光成像
Deep brain fluorescence imaging with minimally invasive ultra-thin optical fibers
神经科学中的一个主要的开放性挑战是能够在大脑中任何地方以细胞分辨率测量和干扰来自明确定义的神经亚群的体内神经活动。然而，由于散射和吸收的限制，无法对深部（> 2 mm）结构进行非侵入性（表面）多光子方法，而梯度折射率（GRIN）内窥镜较厚，在插入时会造成严重损坏。在这里，我们展示了一种新型的显微内窥镜，通过一个多模光纤（MMF）探头，比市售的显微内窥镜薄5- 10倍，在任意深度的神经活动图像。我们展示了微米级分辨率，多光谱和体积成像。与以前的方法相比，我们表明，这种方法具有改善的采集速度，足以捕捉快速的神经元动力学在啮齿动物体内表达的遗传编码的钙指标。我们的研究结果强调了这项技术在神经科学应用中的潜力，并为以前无法到达的大脑区域的细胞分辨率成像开辟了可能性。
physics.bio-phphysics.med-phphysics.optics
通过虚拟结构光照明的多光子超分辨成像
Multiphoton super-resolution imaging via virtual structured illumination
针对厚组织像差导致超分辨成像退化的问题，提出基于非相干响应矩阵的双重反卷积成像框架，通过矩阵分解同时校正激发和发射点扩散函数，在180微米深度实现130纳米横向分辨率。
physics.bio-phphysics.optics
基于充氩空芯光纤中自相位调制的高效、宽调谐兆瓦脉冲源，用于多光子显微术
Efficient, broadly-tunable source of megawatt pulses for multiphoton microscopy based on self-phase modulation in argon-filled hollow-core fiber
本文提出一种基于充氩空芯光纤自相位调制的飞秒脉冲源，仅调节气压即可在850–1700 nm实现数兆瓦峰值功率输出，并在1300 nm获得960 nJ、50 fs脉冲，用于小鼠脑深部1.1 mm成像。
physics.optics
使用上转换纳米颗粒的多光子超线性图像扫描显微术
Multi-photon super-linear image scanning microscopy using upconversion nanoparticles
本文提出超线性图像扫描显微术（SL-ISM），利用上转换纳米颗粒的发射非线性，以单个低功率连续波近红外激光突破传统ISM两倍分辨率限制，实现约120 nm分辨率，并提出多焦点并行检测策略提升成像速度。
physics.app-phphysics.optics
深度增强的分子成像与双光子斜面显微镜
Depth-enhanced molecular imaging with two-photon oblique plane microscopy
Princeton University（普林斯顿大学）
该研究提出了一种结合高NA单物镜与多光子平面照明的双光子斜面显微镜，实现了高分辨率的深度分子成像，适用于多细胞样本的高对比度和高灵敏度成像。
physics.bio-phphysics.ins-detphysics.optics
基于六方氮化硼-银纳米立方体混合体系的单光子发射器等离激元增强量子特性
Plasmon Enhanced Quantum Properties of Single Photon Emitters with Hybrid Hexagonal Boron Nitride Silver Nanocube Systems
针对六方氮化硼单光子发射器量子效率低的问题，构建其与银纳米立方体的混合纳米光子结构，实现了室温下超200%的等离激元增强，为量子光通信与计算应用提供了紧凑平台。
cond-mat.mes-hallphysics.opticsquant-ph
