Multiline Orthogonal Scanning Temporal Focusing (mosTF) Microscopy for Scattering Reduction in High-speed in vivo Brain Imaging
时间聚焦双光子显微镜能够对大体积体内精细结构进行高分辨率成像。时间聚焦的局限性在于信号背景比和分辨率随着成像深度的增加而迅速降低。这种退化源于散射发射光子广泛分布，导致强背景。我们已经开发出多线正交扫描时间聚焦（mosTF）显微镜，克服了这个问题。mosTF在激发线的每个扫描位置捕获一系列图像，然后通过重建算法将散射光子重新分配回正确的扫描位置。我们证明mosTF通过获取小鼠体内神经元的图像。我们的研究结果表明，在保持其速度优势的同时，mosTF在体内脑成像方面有显着的改善。
2019-12-09 physics.bio-ph physics.optics
Holographic microscopy for the three-dimensional exploration of light scattering from gold nanomarkers in biological media
探索了用40 nm金纳米标记物标记的暗场照明活3T3细胞的光散射的3D结构。为此，我们使用一个高分辨率的全息显微镜结合离轴外差几何和相移采集的数字全息图。使用提供纵向不失真3D图像的新颖3D重建方法获得图像。散射场的3D重建的比较研究允许我们定位金标记，其产生与细胞结构相反的、明确定义的明亮的散射图案，其不成角度地倾斜并且沿着光轴清楚地定位。这种表征是金生物纳米标记物存在的明确特征，并验证了数字全息显微镜将其与活细胞中的背景信号区分开来的能力。
2012-10-11 physics.bio-ph physics.optics
Imaging blood cells through scattering biological tissue using speckle scanning microscopy
该研究采用光学散斑扫描显微术，证明在目标尺寸小于散斑扫描范围时，可透过散射生物组织获得具有亚细胞分辨率和良好质量的多细胞图像。
2013-11-21 physics.optics
Label-free single molecule imaging with numerical aperture-shaped interferometric scattering microscopy
我们的能力，光学询问纳米级的对象是由它们的消光截面和衍射限制区域，光可以被限制在远场之间的差异控制。我们表明，放置在一个高数值孔径显微镜物镜的后焦平面附近的部分透射空间掩模增强了消光对比度的散射体附近的接口由约$T^{-1/2}$，其中T是transmittance的掩模。基于数值孔径的背景与散射光的区分代表了增加消光对比度的一般方法，并且使得常规无标记成像能够低至单分子水平。
2016-11-15 physics.bio-ph physics.optics
Plum pudding random medium model of biological tissue toward remote microscopy from spectroscopic light scattering
生物组织具有复杂的结构，并表现出丰富的光谱行为。到目前为止，有\emph{no}组织模型能够解释观察到的组织光散射光谱及其各向异性。在这里，我们提出，\emph{for the first time}，葡萄干布丁随机介质（PPRM）模型的生物组织，简洁地描述了组织作为一个叠加的独特的散射结构（李子）嵌入在一个分形连续介质的背景折射率波动（布丁）。PPRM忠实地再现了组织光散射的波长依赖性，并将各向异性中的“异常”趋势归因于李子，将减少的散射系数的幂律依赖性归因于分形散射布丁。最重要的是，PPRM开辟了一个新的场所，量化的组织结构和微观结构平均从宏观探测的散装与散射光单独没有组织切除。我们通过可视化非接触式光谱测量推导出的乳腺组织（脂肪、腺体、纤维囊性、纤维腺瘤和导管癌）的精细微观结构变化来证明这一潜力。
2017-09-04 physics.bio-ph physics.optics
Three-dimensional bi-functional refractive index and fluorescence microscopy (BRIEF)
荧光显微镜是一种强有力的工具，成像生物样品的分子特异性。相比之下，相位显微镜提供样品折射率（RI）的无标记测量，这是一种内在的光学性质，定量地涉及到细胞形态，质量和刚度。常规成像技术测量标记的荧光（功能）信息或无标记的RI（结构）信息，尽管两者都有可能是有价值的。例如，生物组织具有不均匀的RI分布，导致样品诱导的散射，这降低了荧光图像质量。当测量荧光和3D RI两者时，可以使用RI信息来数字地校正荧光图像中的多重散射效应。在这里，我们开发了一种新的计算多模态成像方法的基础上epi-mode显微镜重建3D荧光和3D RI从一个单一的数据集。我们获得几十个荧光图像，每个“照明”由一个单一的荧光团，然后解决一个逆问题的多散射前向模型。我们实验证明我们的方法epi-mode三维RI成像和数字校正的荧光图像中的多重散射效应。
2022-01-25 physics.bio-ph physics.optics
Super-resolution fluorescence microscopy by stepwise optical saturation
超分辨荧光显微镜是生物医学研究中的重要工具，因为它能够识别小于衍射极限的特征。然而，由于其难以实现和高成本，普遍应用的超分辨率显微镜是不可行的。在本文中，我们提出并展示了一种新的超分辨率荧光显微镜，可以很容易地实现，既不需要额外的硬件，也不需要复杂的后处理。显微镜是基于逐步光学饱和（SOS）的原则，其中原始荧光图像的$M$步骤被线性组合，以产生与传统的衍射限制图像相比，分辨率增加了$\sqrt{M}$倍的图像。例如，线性组合（缩放和相减）以常规功率获得的两个图像将分辨率扩展超过衍射极限的$1.4$的因子。SOS显微镜的分辨率提高在理论上是无限的，但实际上受到信噪比的限制。我们进行模拟和实验证明超分辨率显微镜与单光子（共焦）和多光子激发荧光。我们表明，与多光子模态，SOS显微镜可以提供超分辨率成像深散射样品。
2018-01-10 physics.bio-ph physics.optics
3D scattering microphantom sample to assess quantitative accuracy in tomographic phase microscopy techniques
在本文中，我们提出了一种方法来鲁棒地评估定量准确性的各种层析相位显微镜（TPM）方法与多重散射3D打印microphantom与已知的几何形状和折射率分布。我们证明了这种方法，通过制造一个多散射体模和比较3D折射率的结果，从三个TPM重建方法与可见光和近红外波长的操作输出。其中一种方法假设样品是弱散射的，而其他两种方法则考虑了多次散射。这项研究可以很容易地扩展到更复杂的微幻影制造更密切地捕捉真实世界的散射物体，如组织的散射特性。
2022-08-19 physics.optics
Multiscale Modeling and Analysis for High-fidelity Interferometric Scattering Microscopy
干涉散射显微镜（iSCAT），作为一种超灵敏的无荧光成像模式，最近得到了极大的关注，并迅速发展从原理演示到定量传感。在这里，我们报告的理论和实验研究iSCAT与样品的结构尺寸不同的4-5个数量级。特别是，我们演示和直观地解释了亚纳米表面粗糙度的玻璃盖玻片和云母表面上的绝对信号和金纳米粒子的点扩散函数的形状的深刻影响。这些量显著地影响用于确定目标尺寸和在所有三个维度上的位置的精度。此外，我们研究了一个样品系统模仿金纳米粒子在一个简化的细胞环境，并显示位置依赖性，甚至不对称的点扩散函数的纳米粒子。多尺度研究将促进高保真iSCAT在实际应用中的开发。
2020-05-26 physics.bio-ph physics.optics
Interferometric Scattering (iSCAT) Microscopy & Related Techniques
干涉散射（iSCAT）显微镜是一种强大的工具，用于纳米颗粒的无标记灵敏检测和成像，以达到高时空分辨率。由于它诞生于传统显微镜的核心检测原理，我们首先调查显微镜的历史发展，以研究如何令人兴奋的可能性干涉散射显微镜的灵敏度足以观察单分子已成为现实。我们讨论了干涉检测的理论和相关问题，以实现高的检测灵敏度和速度。还展示了iSCAT显微镜开辟的各种学科的众多应用和新研究途径。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Combined selective plane illumination microscopy (SPIM) and full-field optical coherence tomography (FF-OCT) for in vivo imaging
本文提出一种集成SPIM与FF-OCT的高分辨率多模态成像系统，无需修改现有装置，通过共享检测路径实现荧光与结构数据共配准，并在斑马鱼幼鱼上验证了活体成像能力。
2024-12-18 physics.bio-ph physics.optics
Scattering compensation through Fourier-domain intensity coupling in two-photon microscopy
针对生物组织散射限制光穿透深度且校正难的问题，本文提出2P-FOCUS系统，通过傅里叶域强度调制校正散射，无需引导星等，可突破记忆效应限制，显著增强荧光信号，实现深层组织成像，兼具多方面优势。
2025-02-10 physics.bio-ph physics.optics
Two-photon microscopy through scattering media harnessing speckle autocorrelation
Laboratoire Kastler Brossel, ENS–Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, College de France（卡斯勒-布罗塞尔实验室，巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法兰西学院）
本研究针对组织散射限制双光子显微镜深度成像的问题，结合光学记忆效应、散斑自相关技术与相位恢复算法，实现了散射层后方荧光物体的图像重建，为提升双光子显微镜透过散射介质的深度成像能力提供了新途径。
2025-05-19 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
Scattering correcting wavefront shaping for three-photon microscopy
三光子（3P）显微镜由于其在深层组织中的优越性能而受到关注。然而，像差和光散射仍然是高分辨率成像可达到的深度范围的主要限制之一。在这里，我们展示了散射校正波前整形与一个简单的连续优化算法，由集成的3P荧光信号的指导。我们展示了散射层后面的聚焦和成像，并研究了不同样品几何形状和反馈非线性的收敛轨迹。此外，我们通过小鼠头骨成像，并展示了一种新的快速相位估计方案，大大提高了速度，可以找到最佳的校正。
2022-06-27 physics.optics
Plasmon-enhanced Stimulated Raman Scattering Microscopy with Single-molecule Detection Sensitivity
受激拉曼散射（SRS）显微镜允许生物医学系统的高速无标记化学成像。对于内源性生物分子，SRS显微镜的成像灵敏度限于~10 mM。电子预共振SRS允许检测亚微摩尔发色团。然而，具有极小拉曼截面（~10-30 cm 2 sr-1）的单个生物分子的无标记SRS检测仍然是无法实现的。在这里，我们展示了等离子体增强受激拉曼散射（PESRS）显微镜与单分子检测灵敏度。通过采用皮焦耳激光激发、背景扣除和去噪算法，我们获得了鲁棒的单像素SRS光谱，展示了单分子事件的统计特性。通过使用腺嘌呤的两个同位素体验证单分子检测。我们进一步证明了将PESRS应用于生物学应用的能力，并利用PESRS来映射由于饥饿应激而从细菌释放的腺嘌呤。PESRS显微镜为化学和生物医学系统中分子事件的超灵敏检测提供了希望。
2019-03-12 physics.optics
High-resolution long-working-distance reference-free holographic microscopy exploiting speckle-correlation scattering matrix
使用传统的基于折射的光学透镜，同时实现高分辨率成像和长工作距离条件是具有挑战性的。为了增加透镜的数值孔径，应补偿工作距离，反之亦然。在这里，我们提出并证明了一个新的概念，在光学显微镜，可以实现高分辨率成像和长工作距离的条件下，利用散射层，而不是折射光学。当光线穿过散射层时，它会产生独特的干涉图案。为了在不引入参考光束的情况下从干涉图样中恢复复振幅图像，我们利用了散斑相关散射矩阵方法。这种特性使得全息显微术不需要任何透镜或外部参考光束。重要的是，所提出的方法允许高分辨率成像与长的工作距离超出了传统的物镜可以实现。作为实验验证，我们对各种显微样本进行了成像，并将其性能与离轴数字全息显微镜进行了比较。
2018-02-28 physics.optics
Coherent space-gated microscopy: a step towards deep-tissue phase imaging of biological cells
高分辨率光学显微镜在散射介质中具有低对比度，其中多次散射波掩盖了用于成像的弹道波。为了扩展成像深度，已经设计了各种选通操作-共焦、相干和偏振选通，以过滤掉多重散射波。然而，这些门控方法是不完美的，因为它们都作用于位于散射介质外部的检测平面。在这里，我们提出了一种新的门控方案，称为“空间”门控，它直接在散射介质内的物平面上拒绝多次散射波。具体来说，我们引入了一个30 $μ$米宽的声焦点的对象平面和重建的相干图像，只有与弹道波调制的声光相互作用。该方法可以滤除现有选通方法无法滤除的多次散射波，对于大于散射平均自由程20倍的散射介质，可以将弹道波与多次散射波的比值提高100倍以上。我们展示了前所未有的成像能力-完全嵌入在散射介质中的光学透明生物细胞的相位成像-具有1.5 $μ$ m的空间分辨率。
2018-11-07 physics.bio-ph physics.optics
Scattering oblique plane microscopy for in-vivo blood cell imaging
斜平面显微镜（OPM）通过单物镜几何结构实现高速体积荧光成像。虽然这些优势使OPM成为探测动物模型中生物学问题的有价值的工具，但由于其通常与外源性荧光染料一起使用，其用于体内人体成像的潜力在很大程度上尚未开发。在这里，我们介绍了一个散射对比斜平面显微镜（sOPM），并展示了无标记成像的血细胞流经人体毛细血管在体内。sOPM用倾斜的光片照亮舌腹侧的毛细血管床，并对来自血细胞的侧向和反向散射信号进行成像。通过同步sOPM与传统的毛细血管镜，我们获得成对的宽视场和轴向图像的血细胞流过毛细血管环。宽视野毛细管镜图像提供吸收对比度并确认红细胞（RBC）的存在，而sOPM图像可以帮助确定RBC之间的光学吸收间隙（OAG）是否具有细胞或非细胞组成。此外，我们证明了相应的荧光和散射版本的OPM成像相同的聚苯乙烯珠顺序与每种技术之间的差异。最后，我们证实了在体内观察成像分离的红细胞，白细胞和血小板在体外使用3D琼脂phanomaly。这些结果表明，一个有前途的新途径，在体内血液分析。
2021-02-10 physics.bio-ph physics.optics
When Optical Microscopy Meets All-Optical Analog Computing: A Brief Review
作为生命科学、生物医学和材料科学领域的革命性观察工具，光学显微镜可以对样品进行高空间分辨率和宽视场的成像。然而，传统的显微镜方法仅限于单次成像，无法实现实时图像处理。随着光学模拟计算技术的迅速发展，边缘检测、图像增强和相位可视化技术引起了人们极大的兴趣。使光学模拟计算成为可能的两种主要物理机制源自两个几何相：自旋重定向Rytov-Vlasimirskii-Berry（RVB）相和Pancharatnam-Berry（PB）相。本文综述了基于RVB相位和PB相位的光学微分器的基本原理和最新研究进展。然后，我们专注于光学模拟计算在显微成像中的创新和新兴应用。光学模拟计算正在加速信息处理从经典成像到量子技术的转变。它与光学显微镜的交叉为多功能和紧凑的光学显微镜系统的发展提供了机会。
2023-03-09 physics.optics
Nanotips for 0.5THz scattering scanning near field microscopy
本文提出了一种用于0.5THz散射扫描近场显微镜的纳米探针设计方法，通过全波仿真和偶极矩分析建立综合模型，优化探针参数，实现了40 nm的空间分辨率和优异的散射效率，为太赫兹波散射近场显微镜提供定制化探针设计途径。
2023-07-03 physics.optics
Pixelation with concentration-encoded effective photons for molecular optical sectioning microscopy
本文提出一种基于体相荧光团绝对测量与泊松光子统计的简单工具，统一像素化测量单位，实现跨模态、跨系统、跨靶标的成像性能客观比较，并在活体标本中验证了低信噪比快速定量成像方法的可行性。
2023-07-10 physics.bio-ph physics.optics
Second-order Nonlinear Optical Microscopy of Spider Silk
蜘蛛丝中的不对称$\rm β$ -片层蛋白质结构应诱导非线性光学相互作用，例如二次谐波产生（SHG），这是通过使用成像飞秒激光SHG显微镜在实验上观察到的径向线和拖丝蜘蛛丝。通过比较不同的蛛丝，我们发现SHG信号与蛋白质$\rm β$ -片层的存在相关。从拉铲的二次谐波的偏振依赖性的测量表明，$\rm β$ -片具有依赖于入射电场的方向的非线性响应。我们提出了一个模型，什么方向的$\rm β$ -片在蜘蛛丝。
2018-05-25 physics.bio-ph physics.optics
Deep Imaging in Scattering Media with Single Photon Selective Plane Illumination Microscopy (SPIM)
在大多数生物组织中，由于折射率的微小差异引起的光散射限制了光学成像系统的深度。双光子显微镜（2PM），它显着减少了激发光的散射，已成为最常见的方法来成像散射生物组织内的深处。然而，该技术需要高功率脉冲激光器，其既昂贵又难以集成到紧凑的便携式系统中。在本文中，使用理论和实验技术相结合，我们表明，选择性平面照明显微镜（SPIM）可以成像近2PM深，而不需要高功率脉冲激光。与其他单光子成像技术（如落射荧光和共聚焦显微镜）相比，SPIM可以在散射介质中成像超过两倍的深度（约为平均散射长度的10倍）。这些结果表明，SPIM有潜力提供散射介质中的深度成像的情况下，2PM系统将过于庞大或昂贵。
2016-04-23 physics.ins-det physics.optics
Multiview Scattering Scanning Imaging Confocal Microscopy through a Multimode Fiber
共聚焦和多光子显微镜是获得大量组织内的2-D切片的高对比度图像的有效技术。然而，散射限制了它们的应用深度仅高达~1毫米。多模光纤是优秀的内窥镜，可以穿透组织深处，损伤最小。在这里，我们介绍了多视图散射扫描成像共焦（MUSSIC）显微镜，它可以通过多模光纤进行高信噪比（SNR）成像，从而将共焦显微镜的光学切片和分辨率增益与多模光纤的微创渗透能力结合起来。这里提出的关键进步是通过采用多个共面虚拟针孔来捕获对象的多个视角，适当地重新移动它们并将它们组合以获得高对比度和高分辨率的共焦图像，从而实现高SNR图像重建。我们提出了MUSSIC显微镜的对比度和分辨率增益的理论，并通过实验结果验证了这一概念。
2022-02-22 eess.IV physics.optics
Multifocus microscopy with optically sectioned axial superresolution
多焦点显微镜能够在单次相机曝光中记录整个体积。在致密的样品中，多焦点显微镜会受到背景雾度的严重阻碍。在这里，我们介绍了一种可扩展的多焦点方法，采用光学切片，并提供轴向超分辨率的能力。在我们的方法中，抖动的倾斜光片在单次曝光期间扫描样品体积，而产生的荧光被线性化到具有多焦点光学元件的相机上。一个同步滚动快门读出实现光学切片。我们从理论上描述了该技术并验证了其光学切片和超分辨率能力。我们展示了一个原型系统与多焦点分束器级联和记录单层内皮细胞在35卷每秒。我们还对未清除的工程化人类心脏组织进行成像，并在轴向超分辨率下可视化线粒体的分布。我们的方法设法捕获亚衍射大小的源自于大肠杆菌的囊泡，深入组织达30 μ m。
2022-06-02 eess.IV physics.bio-ph physics.optics
Optical element for X-ray microscopy
我们提出了一种适用于X射线显微镜和其他基于X射线的显示系统的X射线光学元件的建议。其原理是基于X射线在单晶片上散射的菲涅耳透镜条件和布拉格条件。由于单晶的适当加工形状在其端部具有应力，这些条件同时满足。
2008-09-30 physics.optics
When Higher Resolution Reduces Precision: Quantum Limits of Off-Axis Interferometric Scattering Microscopy
本文利用量子费舍尔信息框架分析iSCAT倾斜照明下的三维定位精度，发现倾斜照明可提升每光子定位精度与离焦鲁棒性，而ROCS虽分辨率更高但定位精度更低，揭示分辨率与精度可呈相反趋势。
2025-11-05 physics.optics
Polarization-resolved microscopy through scattering media via wavefront shaping
波前整形已经彻底改变了散射介质中的成像深度，能够在空间和时间上重新聚焦穿过介质或介质内部的光。然而，波前整形是不兼容的，但与偏振分辨显微镜的偏振光学器件的需要，以重新聚焦具有受控的偏振状态的光。在这里，我们表明，波前整形不仅能够恢复焦点，但它也可以恢复注入的偏振态，而不使用任何偏振光学检测。这种违反直觉的效应发生在多个传输平均自由程厚的样品上，这些样品表现出具有完全杂乱状态的散斑。值得注意的是，输入偏振的任意旋转不会降低焦点的质量。这种无监督的重新极化-从最初的混乱的偏振状态-为前所未有的深度的偏振分辨结构显微镜铺平了道路。我们利用这一现象，并证明二次谐波产生（SHG）的结构成像的胶原纤维在肌腱组织后面的散射介质。
2015-11-07 physics.optics
Bidirectional quantitative scattering microscopy
本研究提出双向定量散射显微镜BiQSM，融合前向与后向散射检测，实现更宽动态范围的多尺度细胞无标记成像，为动态生物过程研究提供新工具。
2025-03-19 physics.optics
Bond-selective interferometric scattering microscopy
干涉散射显微镜是一种非常有前途的技术，用于以高通量方式对从蛋白质到病毒的广谱生物纳米颗粒进行高灵敏度无标记成像。虽然它可以揭示样品的尺寸和形状信息，但化学成分在干涉测量中是无法获得的。红外光谱成像基于样品的固有化学键振动提供化学特异性，但由于长红外波长而缺乏成像和分辨单个纳米颗粒的能力。在这里，我们描述了一种键选择性干涉散射显微镜，其中中红外诱导的光热信号由宽视场共路干涉配置中的可见光束检测。利用薄膜分层衬底来减少反射光并为弱散射场的干涉检测提供参考场。采用脉冲中红外激光器调制干涉信号。随后通过虚拟锁定相机进行解调，同时提供数十个微米或纳米颗粒的化学信息。化学对比度产生于粒子散射场的微小变化，这是目标分子振动吸收的结果。我们的特点与亚波长聚合物珠和突出的生物学应用的化学成像几种微生物，包括金黄色葡萄球菌，大肠杆菌，白色念珠菌的系统。建立了一个理论框架，扩展键选择性干涉散射显微镜的生物微米和纳米粒子的广泛范围。
2021-06-05 physics.app-ph physics.bio-ph 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
Optical far-field super-resolution microscopy using nitrogen vacancy center ensemble in bulk diamond
利用金刚石中的氮空位中心阵列作为近场光学探针，实现了光学远场超分辨显微术。通过检测氮空位中心的电荷态转换，测量了金刚石表面纳米结构的局域光场。利用电荷态耗尽纳米尺度实现了氮空位中心的定位，空间分辨率为6.1nm。金刚石表面上的纳米结构然后以低于光学衍射极限的分辨率成像。研究结果为建立通用光学超分辨显微镜提供了一种途径，也为氮空位中心的高空间分辨率量子传感提供了一个方便的平台。
2016-09-07 physics.optics
Optical microscopy via spectral modifications of a nano-antenna
现有的光学显微镜通过收集从物体发射的光子来形成图像。在这里，我们报告的实验实现显微镜，而不需要直接与样品的光通信。为了实现这一点，我们扫描了一个单一的金纳米粒子作为纳米天线在近场的样品，并研究了其固有的辐射特性的修改，通过监测其等离子体光谱。
2005-09-26 physics.optics
3D exploration of light scattering from live cells in the presence of gold nanomarkers using holographic microscopy
在本文中，我们探讨了在40 nm金纳米标记物存在下，暗场照射活3T3细胞的光散射的3D结构。为此，我们使用一个高分辨率的全息显微镜结合离轴外差几何和相移采集的数字全息图。散射场的3D重建的比较研究使我们能够定位金标记，其产生与细胞结构相反的明确定义的明亮的散射图案，其没有角度倾斜并且沿着光轴（z）清楚地定位。这种表征是金生物纳米标记物存在的明确标志，并验证了数字全息显微镜在活体细胞中将它们与背景信号区分开来的能力。
2011-12-21 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
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
Optical-resolution photoacoustic microscopy by use of a multimode fiber
我们演示了光学分辨率光声显微镜（OR-PAM），其中光场聚焦和扫描使用数字相位共轭（DPC）通过多模光纤。使用数字装置在整个视场中扫描焦点，并且由换能器收集感应的声学信号。获得了由两个吸收线制成的结的光学分辨率光声图像，并且我们报告了在201μm × 201 μ m的视场内分辨率小于1.5μm。使用多模光纤的光学激励部分可以铺平道路的微型内窥镜，可以提供光学分辨率的光声图像在大的光学深度。
2013-04-18 physics.optics
Deep-Learning-Aided Extraction of Optical Constants in Scanning Near-Field Optical Microscopy
本文提出用深度学习网络自动提取扫描近场光学显微镜中的光学常数，相比传统拟合方法在模拟光谱上具有更高精度、抗噪性和计算速度。
2022-02-07 physics.optics
Coherent microscopy by laser optical feedback imaging (LOFI) technique
介绍了激光光学反馈成像（LOFI）技术在相干显微术中的应用。这种使用频移光学反馈的简单而有效的技术需要扫描样品以获得图像。讨论了检流镜扫描引起的渐晕、场曲等对幅相信号的影响。提出了一种简单的基于相位图像的监测方法，以找到扫描器的最佳位置。最后，一些实验结果说明这种技术。
2012-06-19 physics.optics
Photothermal Fourier-plane Phase Synchronization for Interferometric Scattering Microscopy
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan National Laboratory for Optoelectronics（武汉光电国家研究中心）；Institute of Photonics and Electronics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院光子学与电子学研究所）
本文提出傅里叶平面相位同步方法，通过光热相位板与激光扫描在高数值孔径显微镜中实现均匀相位，获得信号增强50%的近完美点扩散函数，并利用$π/2$相位同步抑制背景散斑，成功检测10 nm颗粒。
2025-11-09 physics.optics
Intensity and Phase correction Enhanced interferometric scattering microscopy (iSCAT)
本文针对干涉散射显微镜对比度受限问题，建立了斜入射照明下强度与相位调制的对比度及非预期反射模型，并通过扫描校准相位图，无需旋转装置即可实现均匀对比度测量与增强。
2025-11-10 physics.optics
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
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
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
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
Inverse scattering for reflection intensity phase microscopy
反射相位成像提供生物样品的无标记、高分辨率表征，通常使用基于干涉的技术。在这里，我们调查反射相位显微镜强度只测量不同的照明下。我们评估的前向和反向散射模型的基础上的第一玻恩近似的玻璃载玻片上的散射物体成像。在这种设计下，测量场结合了来自物体的线性前向散射和高度相关的非线性后向散射，这使得物体相位恢复复杂化。仅使用前向散射，我们推导出一个线性逆散射模型，并评估该模型的有效性范围内的模拟和实验使用标准的反射显微镜修改与可编程光源。我们的方法提供了增强的对比度薄，弱散射的样品，补充传输技术。该模型提供了一个很有前途的发展，建立简化的基于强度的反射定量相位成像系统，易于采用的生物研究。
2019-12-16 eess.IV physics.comp-ph physics.optics
Imaging of director fields in liquid crystals using stimulated Raman scattering microscopy
我们展示了一种无背景三维成像的方法，在液晶的指向矢场使用受激拉曼散射显微镜。该成像技术使用单个飞秒脉冲激光器和光子晶体光纤实现，提供访问分子的不同化学键的拉曼位移所需的斯托克斯和泵浦频率，并允许原始液晶和复合材料的化学选择性和宽带成像。使用模型的三维结构的导演字段的例子，我们表明，所描述的技术是一个强大的工具，通过极化的化学选择性成像映射的长程分子取向模式在软物质。
2017-01-18 cond-mat.soft 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
Theoretical estimation of stimulated and spontaneous Raman signals in Raman microscopy
本研究针对受激拉曼散射显微术理论不完善的问题，提出了与物镜数值孔径无关的自发拉曼信号和SRS信号理论估算方法，验证了其与现有方法的一致性，并明确了SRS加速因子的物理意义。
2024-03-08 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
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
