Impact of refractive index heterogeneity on stimulated Brillouin scattering microscopy: a quantitative analysis
Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海光学精密机械研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；European Molecular Biology Laboratory（欧洲分子生物学实验室）
研究探讨了折射率异质性对受激布里渊散射显微镜中增益测量的影响，通过有限元模拟和凝胶基质中聚二甲基硅氧烷珠的实验，发现折射率不匹配导致焦点场畸变，影响泵浦-探测光束重叠，从而降低布里渊增益和界面位移精度。
2026-03-07 physics.app-ph physics.optics
An Extended Mixed Quantum/Classical Approach for Quantitative Calculation of Complex Refractive Index
本文提出了一种扩展的混合量子/经典方法，用于定量计算水的复杂折射率，强调局部场效应在光谱强度准确再现中的作用。
2025-12-11 physics.chem-ph physics.optics
Refractive Index-Correlated Pseudocoloring for Adaptive Color Fusion in Holotomographic Cytology
针对传统甲状腺细针穿刺明场细胞学染色差异大、亚细胞对比度不足的问题，提出折射率关联伪着色框架，融合全息断层折射率图与明场图像，增强细胞结构对比度，可定量区分良恶性病变，提升诊断精度。
2025-10-30 physics.optics
Label-free quantitative imaging of two-dimensional concentration gradients using Fabry-Pérot interferometry
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出RIO装置，利用法布里-佩罗微流控芯片实现微流体系统中折射率和浓度场的无标记定量成像，具有高灵敏度的二维化学成像能力。
2026-03-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.optics
Quantitative Morphological and Biochemical Studies on Human Downy Hairs using 3-D Quantitative Phase Imaging
本研究采用三维定量相位成像技术对人类绒毛进行了形态学和生物化学研究。三维折射率断层图像和高分辨率的2-D合成孔径图像的个人绒毛臂毛测量使用马赫-曾德激光干涉显微镜配备了一个两轴振镜。从测量的定量图像，绒毛的生物化学和形态学参数进行非侵入性定量，包括平均折射率，体积，圆柱体，和有效半径的个别头发。此外，过氧化氢对个体绒毛的影响进行了研究。
2015-05-16 physics.bio-ph physics.optics
Optical contrast and refractive index of natural van der Waals heterostructure nanosheets of franckeite
我们通过定量光学显微镜研究了机械剥离的硅镁矾纳米片。透射模式和落射照明模式的光学显微镜图像的分析提供了一种快速的方法来估计剥离的薄片的厚度一眼。通过显微反射率的光学对比光谱的定量分析允许通过将所获得的光谱拟合到基于菲涅耳定律的模型来确定在宽范围的可见光谱中的钙钛矿的折射率。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
Time-resolved refractive index and absorption mapping of light-plasma filaments in water
利用定量阴影法，对100 fs激光脉冲在水中产生的光等离子体细丝引起的折射率变化和瞬态吸收进行了时空表征。在非线性焦点附近的等离子体通道的形成和演变进行了观察与23 fs的时间分辨率。
2007-07-30 physics.optics physics.plasm-ph
Improving specificity and axial spatial resolution of refractive index imaging by exploiting uncorrelated subcellular dynamics
提出利用活细胞内亚细胞结构的内在动态运动来克服holotomography在分子特异性和轴向分辨率上的限制，通过提取不相关的动态信号提高分辨率并揭示细胞形态与代谢变化的新数据。
2023-08-03 physics.bio-ph physics.optics
Refractive index evaluation of porous silicon using Bragg reflectors
制作一维光子晶体结构和形成理想的光子带隙需要两个主要的物理性质：厚度周期性和折射率。多孔硅（PS）是一种纳米结构材料，由于其易于通过改变制备条件来调节其孔隙率和折射率而被广泛用于制备一维光子晶体。由于多孔硅的形貌随孔隙率的变化而变化，因此多孔硅折射率的测定并不容易。为了找到PS的光学性质，我们可以使用不同的有效介质近似（EMA）。在这项工作中，我们提出了一种方法来评估性能的PS层的折射率，以建立光子布拉格反射器。通过一个品质因数，我们测量的理论和实验之间的协议，并提出了一个简单的程序来确定的可用性的折射率。我们测试得到的折射率在更复杂的结构，如宽带可见-近红外反射镜，并通过一个优点函数，我们发现理论和实验之间的良好协议。通过这项研究，我们提出了定量参数来评估PS布拉格反射器的折射率。这一过程可能会对不同应用的一维光子结构的设计和制造产生影响。
2017-11-08 physics.optics
Refractive index tomography with structured illumination
这项工作介绍了一种新的重新解释结构照明（SI）显微镜相干成像，允许三维成像的复折射率（RI）。要做到这一点，我们表明，相干SI在数学上相当于叠加的角度照明。由此可见，标准SI增强的定量相位图像的原始采集可以被处理成复杂的电场图，描述成角度照明下的样品衍射。然后，标准衍射层析成像（DT）计算可以用于以亚衍射分辨率重建样品3D RI分布。我们证明了这一概念，通过使用SI定量相位成像系统计算重建三维RI分布的人乳腺癌（MCF-7）和结肠直肠癌（HT-29）细胞。我们的实验装置使用空间光调制器在样品处产生结构化图案，并使用没有移动组件的共路径离轴干涉配置收集角度相关的样品衍射。此外，该技术有望与SI荧光显微镜轻松配对，未来重要的扩展可能包括多峰，亚衍射分辨率，3D RI和荧光可视化。
2017-02-12 physics.bio-ph physics.optics
Early-Time Reshaping of Laser-Induced Plasma Profiles
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction, Tel Aviv University（特拉维夫大学光物质相互作用中心）；Applied Physics Division, Soreq NRC（索雷克国家研究中心应用物理部）
本研究通过时间分辨横向光学衍射法揭示激光诱导等离子体电离后200皮秒内的空间演化特征，明确其非自相似演化源于电子-离子复合的局部密度依赖性，重构的局部复合定律可定量预测等离子体后续演化，相关结果对多个光学领域有重要意义。
2026-08-25 physics.chem-ph physics.optics physics.plasm-ph
Photothermal Single Particle Microscopy
光热显微镜最近补充了单分子荧光显微镜的检测单个纳米物体的吸收。光热技术通过利用吸收纳米物体周围的热诱导折射率变化来获得其优越的灵敏度。许多新的应用，纳米粒子，纳米棒，甚至单分子已被报道，所有的事实，即光热显微镜是一个消光测量的热诱导折射率分布。在这里，我们表明，从单个分子/粒子产生光热信号的实际物理机制是从根本上不同于假设的消光测量。结合光热显微镜，光散射显微镜以及精确的米氏散射计算单个金纳米粒子，我们揭示了检测机制定量解释的纳米透镜效应的长范围的折射率分布。研究结果为单分子吸收显微镜的进一步发展和定量应用奠定了基础。
2011-05-19 physics.optics
Ultraviolet Mie resonances in computationally discovered boron phosphide nanoparticles
利用光学米氏共振在纳米尺度上控制紫外光，对于光刻、灭菌和生物光谱学等各种应用都有很大的希望。然而，由于缺乏合适的材料和制造方法，由介电纳米天线承载的米氏共振在紫外波长下难以实现。在这里，我们通过从第一性原理计算338个二元半导体和绝缘体的频率依赖的光学介电常数来系统地寻找改进的材料，并使用Mie理论评估它们作为高折射率材料的潜在性能。我们的分析揭示了几种有趣的候选材料，其中磷化硼（BP）似乎特别有前途。然后，我们准备BP纳米粒子，并证明他们支持米氏共振在可见光和紫外波长使用远场光学测量和近场电子能量损失光谱。我们还提出了一种激光整形的方法来实现球形Mie共振BP纳米粒子。BP纳米结构的折射率高于3，吸收损耗低，使米氏光学技术在紫外线方面取得了进展。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Analysis of transverse Anderson localization in refractive index structures with customized random potential
本文提出了一种证明光诱导随机势中安德森局域化的方法。通过使用计算机控制的空间光调制器，我们能够实现完全随机化的无衍射光束的可变结构尺寸，以控制调制长度（光子晶粒尺寸）以及深度（无序强度）的随机势诱导的光折变晶体。特别地，我们定量分析了光的局域化长度取决于这两个参数，并发现它们是导致强局域化的传播行为的关键影响因素。因此，我们证实，在一个随机的折射率景观的横向光本地化强烈依赖于潜在的字符，允许通过调整光感应配置的本地化强度的灵活调节。
2014-01-06 physics.optics
Absolute calibration of the refractive index in photo-induced photonic lattices
我们演示了一种方法来实验校准的折射率调制的光折变晶格，很少解决的任务，是至关重要的理论与实验的定量比较。本文研究了垂直入射平面波通过简单晶格的线性传播及其在晶体输出面上的调制振幅。没有发现纵向（塔尔博特式）振荡的证据，我们放弃了理想的传播理论，并构建一个简单有效的模型，包括纵向松弛。我们得到校准的1D和2D晶格符合标准理论在高饱和度制度。对于二维晶格，我们发现各向异性$χ=1.5- 2.5$，更强的晶格周期，和折射率大于一维晶格，也有更多的噪音。
2014-07-28 nlin.PS physics.optics
Effective Refractive-Index Approximation: A Link between Structural and Optical Disorder of Planar Resonant Optical Structures
本研究提出DBR结构无序的定量定义与有效折射率近似方法，揭示结构无序对光学特性的影响等价于折射率比降低，推导解析公式并验证，还将其应用于微腔建立结构无序与Q因子劣化的关联。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Review on methods of solving the refractive index-thickness coupling problem in digital holographic microscopy of biological cells
数字全息显微镜是一种蓬勃发展的成像方式，吸引了相当大的研究兴趣，在定量生物细胞成像，由于其能力，不仅创造优秀的无标记对比度，但也提供有价值的物理信息的密度和尺寸的样品与纳米尺度的轴向灵敏度。该技术记录样品光束和参考光束之间的干涉图案，并且通过数字处理它，可以重建这些光束之间的光路延迟。对于每个空间点，光路延迟图与样品物理厚度和样品的积分折射率的乘积成比例。由于细胞的折射率指示其内容物而不需要标记，因此将细胞物理厚度与其折射率分布解耦是非常有益的。本文综述了从数字全息显微镜测量细胞中提取折射率的各种方法。一旦细胞的折射率可用，它可以用于生物测定或医学诊断，如本文所述。
2019-04-02 physics.bio-ph physics.optics
High-sensitivity plasmonic refractive index sensing using graphene
我们从理论上证明了一个高灵敏度，石墨烯等离子体基折射率传感器工作在室温下的中红外线。我们的传感器的质量因数达到$10$以上的值，但我们提出的等离子体传感器的关键方面是它的表面灵敏度，我们详细研究。我们已经使用了关于掺杂水平和电子弛豫时间的现实值，这是传感器性能的限制因素。我们的研究结果定量地显示了石墨烯等离子体基折射率传感器在中红外工作的高性能。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analytic Fourier ptychotomography for volumetric refractive index imaging
本文提出解析傅里叶叠层衍射层析成像（AFP），通过解析求解逆散射问题，无需迭代优化或轴向扫描，实现无像差三维折射率成像，显著提升分辨率与图像质量。
2025-04-22 physics.optics
Correcting for objective sample refractive index mismatch in extended field of view selective plane illumination microscopy
本文研究了选择平面照明显微镜中大样品成像的折射率失配问题，开发了集成光线追踪与场传播的计算模型，并提出通过优化样品腔位置平衡像差以提升图像质量。
2024-07-26 physics.optics
A Novel Approach for Exploring the Light Traveling Path in the Medium with a Spherically Symmetric Refractive Index
本文提出了一种基于类比法的透视法求解具有球对称分布的连续非均匀介质模型中的射线方程。基本上，在标准的本科物理教学中，折射率连续变化的介质中折射引起的弯曲光线路径一直是一个比较难解决的问题。该方程通常用偏微分方程（PDE）表示，无法用解析方法求解。基于类比法，提出了射线在已建立的介质模型中的折射与平方反比中心力系的对应关系，简洁地从数学上得到了它们的关系方程。并通过定性和定量分析验证了该方法的正确性。在理论验证方面，分析了费马原理与汉密尔顿原理的关系，为类比法的应用奠定了理论基础。此外，还利用COMSOL Multiphysics软件对介质模型中的射线路径进行了数值模拟，模拟结果与结论吻合较好。
2022-12-05 physics.optics
Single-shot multispectral quantitative phase imaging using deep neural network
多光谱定量相位成像（MS-QPI）是一种先进的无标记技术，用于确定样品的形态变化，折射率变化和光谱信息。实施这种提取定量信息的技术的瓶颈是需要两次以上的测量来生成MS-QPI图像。我们提出了一种使用高度空间敏感的数字全息显微镜辅助深度神经网络（DNN）的单次MS-QPI技术。我们的方法首先获取对应于多个波长（这里使用λ=532、633和808 nm）的干涉数据集。获取的数据集用于训练生成对抗网络（GAN），以从单个输入干涉图生成多光谱定量相位图。该网络在两个不同的样本上进行训练和验证，光波导和MG 63骨肉瘤细胞。此外，通过将预测的相位图与实验获取和处理的多光谱相位图进行比较来执行框架的验证。目前的MS-QPI+DNN框架可以进一步增强光谱QPI，以提高化学特异性，而无需复杂的仪器和颜色串扰。
2022-01-05 eess.IV physics.optics
Realization of Zero-Refractive-Index Lens with Ultralow Spherical Aberration
光学复合材料提供了前所未有的机会，工程师的基本频带色散，使新的光电功能和设备。对动量空间中心的光子狄拉克锥的探索，激发了一种特殊的零折射率特性，类似于费米子狄拉克系统中的零有效质量。这种全介电零折射率光子晶体提供了一种平面内机制，使得传播波的能量可以沿着芯片方向被很好地限制。一个简单的例子是，当零折射率透镜的尺寸足够大时，可以获得无纵向球差的反常聚焦效果。在此，我们设计并制作了一个零折射率透镜的原型，包括大面积的硅纳米柱阵列与平凹轮廓。通过有效介质理论预测的反常聚焦效应，在1.55 μ m附近定量测量了近零折射率。零折射率透镜也被证明执行超低的纵向球面像差。这种集成电路兼容器件为将全硅零折射率材料集成到光通信、光传感和光调制中，以及研究拓扑光子学和谷光子学等新兴领域的基础物理提供了一条新的途径。
2016-10-18 physics.optics
Optical diffraction tomography using a digital micromirror device for stable measurements of 4-D refractive index tomography of cells
光学衍射层析成像（ODT）是一种能够测量透明样品三维折射率分布的干涉显微技术。测量了样品在不同角度照射下的多幅二维全息图，根据衍射理论重建了样品的三维折射率图。由于其非侵入性、无标记、定量成像等优点，已被证明是研究生物细胞的有力工具。最近，我们的研究小组已经证明，数字微镜器件（DMD）可以用于快速、精确地控制ODT的照明光束。在这项工作中，我们系统地研究了配备DMD的ODT系统的精度和稳定性，并提出了各种类型的活细胞，包括人红细胞，白细胞，肝细胞和HeLa细胞的3-D和4-D RI图的测量。此外，我们还证明了有效的可视化的3-D RI地图的活细胞利用测量的信息RI断层图像的值和梯度。
2016-02-10 physics.optics
Simultaneous microscopic imaging of thickness and refractive index of thin layers by heterodyne interferometric reflectometry (HiRef)
在非常薄的样品中检测空间或时间变化在生物科学中具有重要的应用。例如，细胞膜表现出脂质组成和顺序的变化，这反过来又在空间和时间上调节它们的功能。同时测量厚度和折射率将是观察这些变化的一种方法，但非侵入性地做到这一点仍然是一个难以捉摸的目标。在这里，我们提出了一种显微成像技术，同时测量的厚度和折射率的薄层在空间上解决的方式，使用反射计。由样品反射的光场和参考场之间的外差检测干涉允许测量反射场的振幅和相位，从而确定复反射系数。将计算结果与显微物镜模拟的高数值孔径相干光照射下薄层的反射相比较，可以确定薄层的折射率和厚度。我们目前的结果上的一层聚醋酸乙烯酯（PVA）的厚度约为80纳米。这些结果的厚度精度优于10%，折射率精度优于1%，与定量微分干涉差（qDIC）测量值和文献值在误差范围内一致。我们讨论了这些结果的意义，以及对纳米层进行精确测量的可能性。值得注意的是，对于毫秒测量时间，该技术的散粒噪声极限在厚度上低于0.5 nm，在折射率上低于0.0005。
2021-06-12 physics.bio-ph physics.optics
Methods to calibrate and scale axial distances in confocal microscopy as a function of refractive index
三维共焦显微镜中精确的距离测量对于定量分析、体可视化和图像恢复具有重要意义。然而，轴向距离可能被点扩散函数和样品与浸没液体之间的折射率失配所扭曲，这是难以分离的。此外，在共焦显微镜的轴向距离的精确校准仍然很麻烦，虽然存在几个高端的方法。在本文中，我们提出了两种方法来校准轴向距离的三维共焦显微镜，既准确，易于实现。用这些方法，我们测量了轴向缩放因子作为高孔径共焦显微镜成像的折射率失配的函数。我们发现，我们的比例因子几乎完全线性依赖于折射率，并且它们与考虑光的全部矢量特性的理论预测非常一致。然而，与使用（高角度）几何光学的理论预测有很大的偏差，该理论预测的比例因子要低得多。作为说明，我们测量了点扫描共聚焦显微镜的点扩散函数，并表明折射率匹配的微米尺寸的球形物体由于该PSF而仍然显著伸长，这证实了单个微米尺寸的球体并不适合于确定精确的轴向校准或轴向缩放。
2014-04-15 cond-mat.soft physics.optics
Label-free three-dimensional (3D) structural imaging in live cells using intrinsic optical refractive index
在这里，我们报告了一种方法，用于可视化的体积结构信息的活的生物样品，没有外源性造影剂。该过程是通过一种技术，涉及生成，合成和分析的三维（3D）傅立叶分量的光衍射的样品。这导致定量细胞形态的直接恢复，而无需迭代程序以降低计算复杂性。结合的事实，该技术是很容易适应任何成像平台，需要最少的样品制备，我们提出的方法是特别有前途的观察快速，体积和动态的事件以前只能通过染色方法。
2017-04-14 physics.bio-ph physics.optics q-bio.QM
Deep learning approach to coherent noise reduction in optical diffraction tomography
我们提出了一种深度神经网络来减少三维定量相位成像中的相干噪声。受循环生成对抗网络的启发，去噪网络被训练来学习两个图像域之间的变换：干净和有噪声的折射率断层图像。该网络的独特之处在于，它使用了不成对的图像，这与以前在光学成像问题中使用的机器学习方法不同。通过对不同样本的去噪实验，定量地证明了学习后网络的性能和泛化能力。我们的结论是，应用我们的技术，以减少随时间变化的噪声出现在生物细胞的延时成像中的焦点漂移。这种减少不能使用其他光学方法进行去噪。
2018-11-16 eess.IV 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
Nonlinear refractive index of warm rubidium vapor
Institute of Physics（物理研究所）
基于光学布洛赫方程计算温铷蒸气的线性和非线性折射率，与干涉测量实验定量吻合，获得高达10^{-4} cm^2/W的Kerr非线性折射率。
2026-06-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Refractive index measurements of single, spherical cells using digital holographic microscopy
在这一章中，我们介绍了数字全息显微镜（DHM）作为一种无标记的方法来确定悬浮液中的单个球形细胞的折射率。折射率是生物学背景下的决定性量度。已知细胞条件，例如分化或感染，会产生折射率的显著变化。此外，生物组织的折射率决定了它与光相互作用的方式。除了视网膜中这种相互作用的生物学相关性之外，生物学中使用的许多方法，包括显微镜，都依赖于光组织或光细胞的相互作用。因此，使用DHM确定细胞的折射率在许多生物应用中是有价值的。本章涵盖了实施DHM的重要主题：设置、样品制备和分析。首先，详细描述了光学设置，包括实施的注意事项和建议。接下来，解释用于样品和测量制备的方案。在分析部分中，描述了用于确定定量相位图的算法。随后，所有中间步骤的悬浮细胞的折射率的计算，利用其球形形状。在最后一节中，讨论了可能的扩展设置，进一步的测量配置和其他分析方法。在这一章中，我们描述了一个简单的，健壮的，因此很容易再现的DHM实现。扩展的不同可能性显示了这种技术的不同应用领域。
2018-04-05 physics.bio-ph physics.optics q-bio.QM
Enhancing the Propagation Length of Graphene Surface Plasmon Polaritons using a Metamaterial Substrate with a Near-Zero Refractive Index
本文利用全介质超材料基底在近零折射率区域增强石墨烯表面等离激元极化激元的传播长度，通过光子晶体框架和COMSOL仿真验证，首次提出NZERI超表面作为石墨烯支撑平台，显著提升传播距离。
2025-08-06 physics.optics
Photon Trajectory in the Human Cornea
在这篇文章中，我们跟踪光子在人类角膜中的轨迹。在角膜梯度折射率（GRIN）性质的实验证据之前，示意性眼睛模型使用常数或平均值作为角膜折射率。一些最近的模型尊重角膜内GRIN，但基于近轴近似，从而在周边视野分析和非近轴光子跟踪中具有有限的有效性。在这里，我们介绍Trajectron算法。它使用一个封闭的形式解决方案的射线方程的恒定轴向梯度折射率介质，并评估了分段常数梯度折射率。使用Trajectron，我们提出了第一个非近轴角膜内光弯曲现象的定量演示。该演示在屈光手术算法的发展中具有重要意义。
2011-10-01 physics.optics q-bio.TO
A quantitative first-order approach for the scattering of light by structured thin films
本文提出了一种全矢量一阶近似方法来研究任意低折射率对比度光子结构的散射。我们的方法使用一阶玻恩近似，并保持简单的几何表示的埃瓦尔德球建设。通过对代表性样品体积的归一化，该方法还可以预测散射介质无限延伸层的散射。因此，它可以用于描述和有效地计算线性一阶散射项占主导地位的结构的散射，例如在低折射率对比度无序结构中产生颜色印象。
2018-02-20 physics.optics
Temperature-dependent refractive index of AlGaAs for quantum-photonic devices near the bandgap
本研究提出了一种实验方法，用于精确测量AlGaAs在低温下的折射率，通过微腔共振和模拟分析，实现了高精度的解析表达式，为量子光子器件设计提供支持。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mechanisms of the Intensity Dependent Refractive Index in Ultrastrongly Coupled Organic Cavity Polaritons
有机极化激元材料的非线性光学响应由于其增强的、可控的非线性响应以及在新型光学器件如紧凑型光子源、光学和量子信息器件等方面的潜力而受到越来越多的关注。利用不同波长和入射功率下的z扫描，研究了超强耦合有机腔极化激元在低极化激元带附近的非线性光学色散。我们表明，高达150倍的增强的非线性响应相比，腔少的有机膜产生的强度依赖性极化激元共振频率偏移（“蓝移”）。因此，我们发现，这些z-扫描数据只能描述的几个条款的幂级数展开强度，其各自的贡献取决于功率加宽和失谐从较低的极化激元带。我们进一步表明，非线性响应可以定量描述的三能级分子量子模型耦合到腔中的饱和减少拉比分裂，从而占较低的极化激元带的观察到的蓝移。
2021-03-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Active illumination using a digital micromirror device for quantitative phase imaging
本研究提出一种采用数字微镜器件（DMD）的低成本高效主动照明方法，结合马赫-曾德尔干涉仪测量不同入射角的样品复光场，重建高分辨率二维相位图与三维折射率断层图，经胶体球、生物细胞成像验证其照明控制快速稳定。
2015-06-20 physics.optics
Numerical Analysis of a Highly Sensitive SOI MRR Refractive Index Sensor with Performance Enhancement using Graphene and Gold
本研究提出一种基于SOI的环形谐振器折射率传感器设计，通过在SiO2晶圆上结合石墨烯层和金纳米圆盘增强光响应，利用FDTD方法评估证实其FOM达56.15、灵敏度达730 nm/RIU，可应用于牛奶浓度等传感场景。
2023-12-04 physics.app-ph physics.optics
Unified Deflection Estimation and Error Analysis for Background-Oriented Schlieren
Institute of Fluid Mechanics & Aircraft and Propulsion Laboratory, Ningbo Institute of Technology, Beihang University（北京航空航天大学宁波理工学院流体机械与航空推进实验室）；Tianmushan Laboratory（天目山实验室）
研究针对背景纹影法中二维与三维方法描述独立及系统误差未统一研究的问题，基于几何光学建立统一偏转估计框架，解构关键假设推导表达式并分类方法，利用多种模拟结合光线追踪定量表征和分析误差，为提高诊断准确性提供理论工具。
2026-07-20 physics.flu-dyn physics.optics
Multi-angle holographic characterization of individual fractal aggregates
全息颗粒表征使用全息显微镜数据的定量分析来精确和快速地测量单个胶体球在其原生介质中的直径和折射率。当这种技术应用于非均匀或非球面颗粒时，测量的直径和折射率代表包围每个颗粒的有效球体的特性。连续球分析已成功地应用于分形聚集体的人口，产生一个整体的人口作为一个整体的分形维数。在这里，我们证明了全息表征也可以测量一个单独的分形集群的分形维数，通过探测它的有效直径和折射率的变化，因为它经历旋转扩散。这一过程从多个角度探测团簇的结构，因此构成了一种断层扫描形式。在这里，我们证明和验证非球面粒子的全息图的有效球的解释，通过在一系列条件下生长的二氧化硅纳米粒子的聚集体的实验研究。
2022-09-22 cond-mat.soft physics.optics
Refractive-index tomography of opaque tissue from its own backscattered light
Korea University（高丽大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Korea Electrotechnology Research Institute (KERI)（韩国电子技术研究研究所）；Pusan National University（釜山国立大学）
研究利用分治逆散射框架，从背向散射光恢复传输信息，重建细胞3D RI，无需双侧光接入，实现对活体组织细胞的无损纵向成像，如在工程组织和活体小鼠中成像并量化骨细胞干质量。
2026-07-08 physics.optics
On the Saturation of the Nonlinear Refractive Index in Atomic Gases
针对飞秒光纤维中非线性折射率饱和和随后的强度钳位现象的起源一直存在争议的问题，通过数值求解含时薛定谔方程，研究了强超短激光脉冲在氢原子中诱导的原子非线性极化.特别强调的是在中心激光频率对应于800 nm波长的非线性偏振的有效建模。在这里，最近提出的模型的高阶克尔效应（HOKE）和两个版本的标准模型的飞秒双折射，包括多光子或隧道电离率，进行了比较。我们发现，周围的钳位强度的瞬时HOKE模型不再现从量子力学结果得到的非线性响应的时间结构。相反，标准模型中包含的非瞬时电荷贡献确保了合理的定量一致性。因此，所观察到的总电子响应的饱和的物理起源被证实主要是由自由或接近自由电子的贡献。
2013-01-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantitative in situ measurement of optical force along a strand of cleaved silica optical fiber induced by the light guided therewithin
我们提出了一个光学机械系统来量化的净力的一股分裂的石英光纤在原位作为激光被引导通过它。光纤的四股被绑定到宏观振荡器的两侧，其运动由迈克耳孙干涉仪精确监测。激光以可变的光功率和频率调制传播。在实验上，我们发现振荡器的驱动力不仅包括从解理面出射的光的光学力，而且还包括由在其中引导的光引起的沿光纤的张力。净驱动力仅由光功率、光纤的折射率和光速决定，而光速正是净驱动力的根本来源。
2021-09-20 physics.optics
Light refraction by water as a rationale for the Poggendorff illusion
波根多夫错觉在其经典形式的平行线中断一个横向的角度来看，与观察光在水中折射的日常经验。有人认为，如果一个人认为一个横向是光线在空气中和平行线，形成一个闭塞带的介质与折射率之间的空气和水，那么一个人应该能够帐户，定性和定量，为大多数的功能与波根多夫错觉。对7名参与者进行的视觉实验进行统计处理，每个参与者分析50种具有不同截取角和条带宽度的配置，导致封闭条带的有效折射率N = 1.13 +/-0.15，其充分接近平均折射率（在水和空气的折射率之间）~ 1.17。有人进一步认为，同样的机制也可以用来解释波根多夫错觉的许多变体，包括角波根多夫模式，以及赫林错觉。
2015-12-26 physics.bio-ph physics.optics
Near-zero-index behavior in indium antimonide revealed by phase-corrected terahertz reflection spectroscopy
本文提出基于Kramers-Kronig关系的太赫兹反射光谱相位校正方法，无需复杂计算即可准确提取复折射率，并据此实验发现未掺杂InSb在1-2 THz呈现近零折射率行为，群速度低至0.08c。
2024-12-30 physics.app-ph physics.optics
Quantitative three-dimensional absorption imaging in standard brightfield microscopes
KAIST（韩国科学技术院）；Asan Institute for Life Sciences, Asan Medical Center（亚山生命科学研究所，亚山医疗中心）；University of Ulsan College of Medicine（蔚山大学医学院）；Tomocube Inc.（Tomocube公司）；Stanford University（斯坦福大学）
提出定量吸收断层成像（QAT），通过对数强度空间线性反演和三维吸收光学传递函数，在标准明场显微镜上实现无标记、无干涉的三维吸收成像。
2026-05-26 physics.optics
Robust wedge demonstration to optical negative index metamaterials
提出了一种稳健的楔形设置来明确地证明负折射率超材料的负折射。我们将我们的装置应用于文献中的几种光学超材料，并清楚地观察到负折射现象。这进一步巩固了所报道的负折射率特性。结果表明，出射光束通过楔形体时，一般存在横向位移。我们推导出一个简单的表达式来计算这个光束的位移，有趣的是，它为我们提供了一个策略，以定量估计的楔形材料（Im[n]）的损失。此外，我们提供了一种超材料的设计，与纳米压印光刻兼容，在可见光区（黄光波长附近）显示负折射率。利用多层体系反演方法提取了超材料的有效折射率。它也通过我们的楔形装置直观地表征，以展示相应的折射现象。
2014-05-31 physics.optics
Generalized reciprocal diffractive imaging for stand-alone, reference-free, fast-measurable quantitative phase microscopy
本文通过在光瞳平面引入空间滤波，将互反衍射成像（RDI）从漫射物体扩展到生物样品，实现独立、无参考、单次快速测量的定量相位显微术。
2025-03-17 physics.optics
Tailored 3D microphantoms: an essential tool for quantitative phase tomography analysis of organoids
提出利用定制3D微幻影对QPT系统进行基准测试，通过双光子聚合制造，循环测试揭示误差，为硬件优化和误差评估建立金标准。
2024-09-25 physics.med-ph physics.optics
Mapping nanoscale charge states and phase domains with quantitative hyperspectral coherent diffractive imaging spectroscopy
功能材料和纳米器件的关键性能通常源于不同热力学相和/或氧化态的共存，但样品组成很少完全已知的先验。相干衍射成像（CDI）提供了观察纳米尺度共存所需的空间分辨率，同时返回物体的全部振幅和相位信息，但迄今为止缺乏成分识别所需的光谱信息。在这里，我们展示了CDI光谱（CDIS），获得了原型量子材料钒氧化物的图像，跨越钒L2，3和氧K X射线吸收边，具有纳米级分辨率。使用高光谱X射线图像，我们显示在一个单一的样品中的多个氧化状态和阶段的共存，并提取完整的复折射率的V2 O 5和单斜绝缘和金红石导电相的VO 2。这些结果限制了隐藏相在VO 2绝缘体到金属过渡中的作用。
2020-08-27 physics.optics
Structured Light Projection-based single-shot transport of intensity phase imaging for quantitative diagnostics of high-speed flows
提出了一种利用结构光探针探测感兴趣区域（ROI）的方法来定量估计高速流场中的密度。研究了探测光束通过激波诱导流场时所受的波前畸变。专用相机光学器件用于同时测量两个不同平面处的出射波前的横截面强度。提出了一种技术，该技术使用两个平面上的结构光图案的横向位移来估计轴向强度导数dI/dz，这是用于相位估计的强度方程（TIE）的传输的输入。通过这样做，在实验中避免了对小散焦距离dz的需要，因此减轻了对低f/#成像系统的需求，并且现在更大的dz是可接受的，因为强度导数不是通过常规的有限差分（FD）近似来估计的。从TIE恢复的相位被用作相位层析算法的输入，以定量地获得流场中的折射率和密度分布。通过在马赫数为8.5的高超声速激波风洞中进行的实验验证了所提出的技术。给出了气动试验模型周围流场截面密度的估算值，并与数值估算值进行了比较，两者吻合较好。
2021-04-19 physics.optics
Extended three dimensional optical tweezers with a Single Gaussian Beam in a stratified medium
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究学院加尔各答分校）
本文提出利用分层介质折射率梯度工程，以单高斯光束实现扩展三维光捕获，通过球差形成多稳定捕获区，为全息光镊提供简化替代方案。
2026-09-22 physics.optics
Tensorial tomographic differential phase-contrast microscopy
Duke University（杜克大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Duke University Medical Center（杜克大学医学中心）
我们报告张量层析微分相衬显微镜（T2DPC），一个定量的无标记层析成像方法，同时测量相位和各向异性。T2DPC扩展了微分相衬显微镜，一种定量相位成像技术，以突出光的矢量性质。该方法解决了各向异性样品的介电常数张量的强度测量与配备有LED矩阵，圆偏振器，和偏振敏感相机的标准显微镜。我们证明了准确的体积重建的折射率，双折射，和各种验证样品的方向，并表明重建的生物标本的偏振结构是预测的病理。
2022-09-06 cs.CV physics.optics
