Ballistic Imaging of High-Pressure Fuel Sprays using Incoherent, Ultra- short Pulsed Illumination with an Ultrafast OKE-based Time Gating
提出了一种基于光学克尔效应的时间门，泵浦光和探测光共线入射到克尔介质液体二硫化碳中，用于高压燃料喷雾的弹道成像。用于照明研究对象的探测脉冲是从水中紧密聚焦的飞秒激光脉冲产生的超连续谱中提取的，从而破坏了它们的相干性。光学成像的空间分辨率和门定时进行了研究，并与一个类似的设置没有超连续谱产生，其中探头仍然是相干的。最后，给出了几幅燃油喷雾在相干和非相干光照射下的弹道图像，并进行了定性比较。
2015-02-11 physics.optics
Measurement of ultrashort optical pulses via time lens imaging in CMOS compatible waveguides
在45cm长的CMOS兼容高折射率玻璃螺旋波导中，利用时频转换技术实现了亚皮秒光脉冲的时间测量。测量基于C波段的高效四波混频，使用约1W的峰值泵浦功率。我们在100ps的时间窗口上实现了400fs的分辨率，表示时间带宽积> 250。
2017-05-07 physics.optics
Single molecule imaging with longer x-ray laser pulses
在过去的五年里，使用X射线激光脉冲的连续飞秒晶体学已发展成为一种强大的技术，用于从微米和亚微米尺寸的晶体中确定蛋白质分子的原子结构。这种成功的关键原因之一是“自选通”脉冲效应，由此X射线激光脉冲不需要跑过所有辐射损伤过程。相反，X射线引起的损伤在脉冲完成其通过样品之前终止布拉格衍射，就好像布拉格衍射是由相等强度的较短脉冲产生的一样。因此，连续飞秒晶体学不需要像曾经认为的那样用短至5- 10 fs的脉冲来执行，而是可以在持续时间为50- 100 fs的脉冲下成功。我们在这里表明，类似的门效应适用于单分子衍射相对于空间不相关的损伤过程，如电离和离子扩散。在衍射对比度的计算中，通过将平均结构的衍射与来自由于损伤（“损伤噪声”）引起的结构的统计波动的衍射分开计算，可以清楚地看到该效果。我们的研究结果表明，亚纳米单分子成像与30- 50飞秒脉冲，像那些在目前运行的设施，还不应该被排除在外。我们提出的理论开辟了新的实验途径来测量损伤对单颗粒衍射的影响，这是需要测试损伤模型和确定最佳成像条件。
2015-04-21 physics.optics
Ultra-broadband extreme-ultraviolet lensless imaging of extended complex structures
无透镜成像是高分辨率显微镜的一种优雅方法，在成像光学有问题的应用中迅速普及。然而，目前的无透镜成像方法需要将物体放置在明确定义的支撑结构内，而光源需要具有窄的、稳定的和精确已知的光谱。在这里，我们介绍了一种通用的方法，无透镜成像没有光谱带宽限制或样品的要求。我们使用两个时间延迟的相干光脉冲，并表明，扫描脉冲到脉冲的时间延迟允许重建衍射限制的图像中的所有光谱分量的脉冲。此外，一个迭代相位恢复算法，它使用这些光谱分辨菲涅耳衍射图案，以获得高分辨率的图像的复杂的扩展对象没有任何支持的要求。我们证明了这种双脉冲成像方法与倍频程跨越可见光源（在透射和反射几何），并与宽带极紫外辐射的高谐波源。这表明，我们的方法可以有效地使用低通量超宽带源，如桌面软X射线系统，高分辨率成像。
2013-02-25 physics.optics
Time-resolved quantitative multiphase interferometric imaging of a highly focused ultrasound pulse
干涉成像是通过在CCD相机上混合图像波前与参考波前来成像相位物体的成熟方法。它也被应用于快速瞬态现象，主要是通过分析单个干涉图。结果表明，对于重复现象，多相采集带来了显着的优势。作为一个例子，1 MHz的聚焦声场发射的半球形压电换能器在水中成像。定量图像分析提供高分辨率声场轮廓。通过这种方法确定的焦点处的压力与光纤探头水听器的测量结果一致。这证实了多相干涉成像确实可以提供定量测量。
2010-11-10 physics.optics
Generalized Short Pulse Equation for Propagation of Few-Cycle Pulses in Metamaterials
我们表明，超短脉冲（几个周期）在非线性Drude超材料与电和磁克尔非线性的传播描述耦合广义短脉冲方程。所得到的方程系统概括的情况下，超材料的短脉冲方程和它的矢量概括描述的几个周期的脉冲在介质光纤超出缓慢变化的包络近似导致非线性薛定谔方程。
2015-12-31 physics.optics
3-D IR imaging with uncooled GaN photodiodes using nondegenerate two-photon absorption
我们利用最近证明的数量级增强的极端非简并双光子吸收直接间隙半导体光电二极管进行扫描成像的3D结构，使用红外飞秒照明脉冲（1.6微米和4.93微米）门控GAN探测器的子间隙，飞秒脉冲。虽然横向分辨率受到通常成像标准的限制，但纵向或深度分辨率可能小于波长，这取决于检测器元件内这种非线性相互作用中的脉冲宽度。成像系统可以适应中红外和近红外的宽范围波长，而无需修改检测和成像系统。
2015-11-02 physics.optics
Parametric Frequency Conversion of Short Optical Pulses Controlled by a CW Background
我们预测，参量和频产生的超短脉冲可能会导致从超短光脉冲与准连续波控制的混合。我们分析表明，产生的闲频脉冲的强度，持续时间和群速度可以控制在一个稳定的方式，通过调整的强度水平的背景泵浦。
2007-06-25 physics.optics
Modeling of Ultra-Short Soliton Propagation in Deterministic and Stochastic Nonlinear Cubic Media
本文研究了确定性和随机环境下的短脉冲动力学。可积短脉冲方程是研究超短脉冲在光纤中红外波段传输的模型方程。研究了短脉冲方程精确孤波解的数值证明。此外，我们证明了短脉冲孤子近似的麦克斯韦方程的解的数值。我们的数值实验证明了短脉冲孤子的类粒子行为。在此基础上，我们导出了高阶的短脉冲方程。一个随机对应的短脉冲方程也来自通过使用多尺度扩展方法，更现实的情况下，随机扰动的色散存在。数值计算表明，即使在随机性存在的情况下，短脉冲孤立波仍然存在。数值计算结果表明，在慢尺度上短脉冲方程的粗粒化噪声统计和在快尺度上非线性波方程的微观噪声统计具有较好的精度。
2015-02-03 physics.optics
Two-photon-excited fluorescence (TPEF) and fluorescence lifetime imaging (FLIM) with sub-nanosecond pulses and a high analog bandwidth signal detection
双光子激发荧光（TPEF）显微术和荧光寿命成像（FLIM）是生物分子科学中的重要成像技术。然而，TPEF对精细光源的需求和FLIM的速度限制阻碍了更广泛的应用。我们提出了一种方法来克服这种局限性相结合的一个强大的和廉价的光纤激光器的非线性激发与快速模拟数字化方法快速FLIM成像。所施加的亚纳秒脉冲激光源与用于Single Shot TPEF和Single Shot FLIM成像的高模拟带宽信号检测同步。该光纤激光器输出的1064 nm主动调制脉冲在50 ps ~ 5 ns范围内可调，峰值功率为kW。在通常应用的脉冲长度和重复率下，占空比与通常使用的飞秒脉冲相当，因此峰值功率在相同的cw功率下也相当。因此，当用于TPEF成像时，两种类型的激发平均每次应产生相同数量的荧光光子。然而，在100 ps配置中，每个脉冲产生一千倍以上的荧光光子。在本文中，我们现在表明，每个脉冲的荧光光子数较高，结合高模拟带宽检测，不仅可以使用每个像素的单个脉冲进行TPEF成像，还可以解决FLIM的指数时间衰减。为了评估我们的系统的性能，我们获得FLIM图像的铃兰样品的像素速率为1 MHz的寿命信息直接测量与快速实时数字化仪。与所提出的结果，我们表明，在许多-10 ps到纳秒制度的较长的脉冲可以很容易地应用于TPEF成像，并使新的成像方式，如单脉冲FLIM。
2018-10-11 physics.ins-det physics.optics
Parallel simulation for the ultra-short laser pulses' propagation in air
为了研究超短强激光脉冲在空气中的传输特性，采用Crank-Nicholson格式，在多核共享存储器上建立了一种并行的2D+1分步傅里叶方法。并行方法实现了一个接近线性的加速与结果的效率超过95%的24核心机。该方法在研究超短强激光脉冲的长距离传输方面具有很大的应用潜力。
2015-07-19 physics.optics
Ultra-short Pulse Propagation in Nonlinear Optics
本文对不同非线性光学条件下超短脉冲光传输的理论模型进行了详细的综述。特别是，我们把我们的努力集中在光纤和均匀介质，特别注意使用气体的白光连续产生。
2018-06-27 physics.optics
Single-shot Ultrafast Imaging via Spatiotemporal Division of Femtosecond Laser Pulses
我们已经开发出一种单次拍摄成像技术，可以捕获发生在飞秒到皮秒时间尺度上的超快事件。该技术是基于一种光学泵浦探测方法，其中多个时间延迟的飞秒脉冲同时探测泵浦激发的样品。在这里，我们使用两组2 × 2的反射镜阵列的空间/时间划分和路由的多个探测脉冲。这种单次激发方案已成功地应用于捕获空气中以光速传播的飞秒电离前沿，以及固体靶的激光诱导烧蚀。
2018-07-05 physics.ins-det physics.optics
Ultra-short pulses with high repetition frequency in transmission plasmonic systems
高重复频率超短脉冲在纳米光学领域有着广阔的应用前景。在连续波入射的情况下，在由矩形腔、V型槽（VG）腔和嵌入量子发射体（QE）的纳米线组成的传输系统中实现了具有THz重复频率的飞秒脉冲。利用半经典Dicke模型解释了高重复频率超短脉冲的产生机理。由于二能级量子阱的存在，等离子体谐振腔中的场振幅随时间振荡，导致系统的透射率表现为脉冲振荡的形式。此外，脉冲的重复频率和消光比可以通过入射光强和量子阱数密度自由控制，从而获得所需的纳米量级超短脉冲，这在光计算中也有潜在的应用价值。
2020-12-08 physics.optics
Propagation of a short laser pulse in a plasma
研究了电磁脉冲在等离子体中的传播，脉冲持续时间与等离子体周期相当。当入射脉冲的载波频率远高于等离子体频率时，脉冲以其群速度无畸变地传播。当载波频率与等离子体频率相当时，脉冲被扭曲并留下电磁尾流。
1997-10-18 physics.optics
Broadband coherent Raman spectroscopy based on single-pulse spectral-domain ghost imaging
本文提出将非线性光谱鬼成像与时间拉伸色散傅里叶变换光谱相结合，利用随机超连续谱和单像素探测器实现微秒级、13 cm⁻¹分辨率的宽带CARS光谱重建。
2025-07-22 physics.optics
Collapse of ultra-short pulse of electromagnetic field within non-linear electrodynamics
我们分析的发展脉冲不稳定性的非线性电动力学的麦克斯韦方程组的基础上，没有缓慢变化的振幅和相位的近似。作用量是根据对数和指数拉格朗日量确定的，建立在电磁场的不变量上。它表明，在非线性电动力学的框架中的电磁场的超短脉冲的崩溃的发病。
2019-09-10 physics.optics
Two-photon imaging through a multimode fiber
在这项工作中，我们演示了3D成像，通过一个20厘米长的多模光纤（MMF）的直径为350微米的双光子激发。成像原理类似于通过MMF的单光子荧光，不同之处在于聚焦的飞秒脉冲被递送并扫描样品。在我们的方法中，通过光纤的聚焦和扫描是通过数字相位共轭来完成的，该数字相位共轭使用超快参考脉冲的时间选通进行模式选择。激发的双光子发射通过同一光纤收集。我们展示了深度切片扫描的聚焦脉冲在一个3D体积的样品组成的荧光珠悬浮在聚合物。所实现的分辨率为横向1微米和轴向15微米。扫描在80 × 80微米的视场内进行。据我们所知，这是第一次通过多模光纤使用双光子荧光进行高分辨率三维成像的演示。
2015-10-14 physics.optics
Coherent responses of resonance atom layer to short optical pulse excitation
数值研究了共振原子层对短光脉冲激发的相干响应。分析了单光子跃迁的非均匀展宽、局域场效应和衬底色散。对于一定强度的入射脉冲，在透射辐射中观察到以超辐射尖峰形式存在的强相干相互作用。洛仑兹场校正和衬底色散削弱了这种效应，提供了额外的光谱位移。光子回波的形式的多个响应的双重或三重脉冲激发的具体功能进行了讨论。
2006-08-11 physics.optics
Frequency-doubled femtosecond Er-doped fiber laser for two-photon excited fluorescence imaging
研制了一种脉冲重复频率可调的飞秒倍频掺铒光纤激光器，并将其应用于双光子激发荧光显微术。全光纤激光器系统提供了波长为1560 nm的基波脉冲，持续时间为22 fs，用于二次谐波产生，导致在780 nm处产生1.35 nJ，60 fs的脉冲。重复率由内置在放大器链中的脉冲选择器单元调整，直接为1至12 MHz之间的任何选定重复率提供变换限制脉冲。我们采用激光光源驱动扫描双光子激发荧光显微镜离体大鼠皮肤和其他样品成像在不同的脉冲重复率。由于紧凑，易于操作，和合适的脉冲特性的激光源，可以被认为是一个有吸引力的替代钛：蓝宝石激光器在生物医学成像。
2020-05-02 physics.bio-ph physics.optics
Using ultra-short pulses to determine particle size and density distributions
分析了强散射介质对超短光脉冲的时间响应。采用随机游走技术模拟了超短脉冲光在具有随机形状和不同堆积密度的介质中传播时的光散射。脉冲扩展被发现是强烈依赖于平均粒径，粒径分布，和包装分数。我们还表明，作为时间延迟的函数的强度可以用来分析的粒径分布和包装分数的光学厚样品独立的吸收功能的存在。最后，我们提出了一种全新的方法来测量超短脉冲的形状，通过SSM传播。
2007-08-01 physics.optics
Ultra-Short Optical Pulse Generation with Single-Layer Graphene
利用单层石墨烯的非线性光学响应，在二极管泵浦的低增益Er：Yb：glass激光器中产生了短至260 fs的脉冲。这种新型材料在固体激光器中的应用为制造重复率高达100%的紧凑型激光器开辟了一条道路。
2010-10-28 physics.optics
Time-dependent Bragg diffraction and short-pulse reflection by one-dimensional photonic crystals
在耦合波理论框架下，研究了一维光子晶体布拉格衍射的时间依赖性及其对短脉冲反射的影响。计算了光子晶体的指数响应，发现它呈现出一种时延效应，其瞬态时间受消光长度的影响。数值模拟的布拉格反射镜在X射线域和脉冲包络建模的正弦平方形状。强调了短脉冲含时光学中时延效应的潜在后果。
2015-09-01 physics.optics
Simple interferometric setup enabling sub-Fourier-scale ultra-short laser pulses
在这项工作中，我们开发了一种方法来产生低于傅里叶极限的超短脉冲，扩展了以前的概念，在参考文献1中产生亚衍射高斯光束。或者，我们引入新的替代方案的基础上的时间非对称干涉窄超短脉冲允许，子傅立叶尺度。实验装置方案简单，通用性强，能够与高功率激光源和超短脉冲在任何中心波长的宽带宽。所提出的结果，是有前途的，有助于启发新的路线和策略，在设计的相干控制系统。我们可以预见，它们将在从强场到量子信息的不同领域得到广泛的应用。
2021-12-28 physics.optics
Theory of wave-front reversal of short pulses in dynamically-tuned zero-gap periodic systems
最近，我们已经证明了利用简单的一维零禁带光子晶体可以精确有效地反转短脉冲的波前。在这篇文章中，我们详细描述了分析方法，并讨论了具体的结构和调制技术，以及实现完整的时间反转所需的步骤。我们还表明，我们的计划是非常弱的敏感材料的损失和色散。
2011-05-27 physics.optics
Electromagnetic fields of an ultra-short tightly-focused radially-polarized laser pulse
在最低阶近似下，给出了径向偏振类超短紧聚焦激光脉冲电场和磁场的完全解析表达式。这些场是从标量势和矢量势中导出的，与我们以前对类似的线性极化脉冲的工作类似。还描述了一个系统的程序，从该程序中可以获得任何所需的精度，分析或数值。
2017-07-05 physics.optics
Short mode-locked pulses from planarized Y-coupled THz lasers
Quantum Optoelectronics Group, Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子学研究所）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院）；Institute of Physics and Center for Quantum Science and Engineering, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理系与量子科学与工程中心）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, CNR（意大利国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）
该研究通过逆设计平面化Y耦合太赫兹量子级联激光器，实现片上相干短脉冲生成，产生2.3 ps短脉冲，带宽达500-700 GHz。
2026-02-07 physics.optics
High pulse energy supercontinuum laser for spectroscopic photoacoustic imaging of lipids in the 1650-1850 nm window
脂质的检测和鉴定对于诸如动脉粥样硬化和心肌梗塞的慢性疾病的询问是高度令人垂涎的。血管内光声成像（IVPA）和深部组织成像是现代技术，其依赖于复杂的近红外（NIR）光学参量振荡器（OPO）和其他高功率固体激光器系统用于诊断，这又使得系统体积庞大且昂贵。在这项工作中，我们提出了一种具有成本效益的直接调制高脉冲能量超连续谱源（工作在kHz制度）的基础上，与脉冲能量密度高达~ 26 nJ/nm的标准光纤。我们演示了如何与可调谐滤波器相结合的超连续谱源可以非常适合于基于振动的光声成像和脂质的分子泛音带（1650-1850 nm）中的脂质光谱。我们成功地区分了两种不同的脂质（胆固醇和脂肪组织中的脂质）和富含脂质的脂肪组织在三个不同位置的光声横截面扫描。高脉冲能量超连续谱激光器的提出为多光谱光声成像技术的发展开辟了一个新的方向。
2017-12-21 physics.bio-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
Near-field imaging of dipole emission modulated by an optical grating
多光子电离的电子诞生在一个强光场中，这将决定它们的短期未来。通过控制红外光束，我们使原子或分子能够产生极紫外（XUV）脉冲并合成阿秒脉冲-有史以来最短的受控事件。在这里，我们表明，一个弱的斜入射光束施加在基本光束的光栅，导致在空间调制的阿秒脉冲。我们观察到调制的光谱分辨近场XUV图像，编码的所有信息的光谱相位的电子，因此，阿秒脉冲产生的无结构原子。近场成像是测量阿秒脉冲持续时间的有效方法，对于氦中产生的软X射线脉冲尤其重要。对于更复杂系统，它包括自电离和巨等离子体共振。
2020-10-10 physics.atom-ph physics.optics
Single shot multi-time frame imaging of plasmas with a frequency tagged GHz pulse train
本文提出一种利用同步GHz速率频谱标记探测激光的单次多时间帧成像技术，可在单次泵浦事件中捕捉等离子体动力学的多个时间分辨快照，克服了高功率低重复频率系统下单次实验的困难。
2025-09-22 physics.optics physics.plasm-ph
Multi-frame Interferometric Imaging with a Femtosecond Stroboscopic Pulse Train for Observing Irreversible Phenomena
我们描述了一种高速单次拍摄多帧干涉成像技术，使多个干涉图像飞秒曝光时间超过50 ns的事件窗口被记录在一个单一的激光诱导激发事件。分幅相机的频闪照明通过使用产生飞秒脉冲训练的倍频腔而成为可能，所述飞秒脉冲与相机的各个帧的选通曝光窗口同步。成像系统利用迈克耳孙干涉仪来提取相位信息并最终提取位移信息。我们通过监测激光诱导的变形和高振幅声波在氮化硅膜中的传播来证明该方法。该方法适用于广泛的快速不可逆现象，如裂纹分支，冲击引起的材料损伤，空化和介电击穿。
2020-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-contact hemodynamic imaging reveals the jugular venous pulse waveform
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Schlegel-University of Waterloo Research Institute for Aging（施莱格尔-滑铁卢大学衰老研究所）
心血管监测对于预防疾病进展非常重要。颈静脉脉搏（JVP）波形提供了有关心脏健康的重要临床信息，但由于其侵入性导管插入术而未进行常规检查。在这里，我们证明了第一次，JVP可以一致地观察到在一个非接触的方式使用一种新的基于光的光电容积脉搏波成像系统，编码血流动力学成像（CHI）。虽然传统的监测方法在单个位置测量JVP，但CHI的宽场成像能力首次能够观察颈静脉脉搏的空间流量分布。观察到JVP中的重要拐点，这意味着可以通过JVP失真评估心脏异常。CHI通过非接触式基于光的JVP监测提供了一种评估心脏健康的新方法，可用于非手术环境中的心脏评估。
2016-04-21 cs.CV physics.med-ph physics.optics
Ultrafast Chemical Imaging by Widefield Photothermal Sensing of Infrared Absorption
红外（IR）成像已成为一种可行的工具，用于可视化样品中的各种化学键。然而，性能在空间分辨率和成像速度方面受到限制。在这里，而不是测量的IR光束的损失，我们利用脉冲可见光的高通量，宽视场感测的瞬态光热效应引起的吸收单个中红外脉冲。为了提取这种瞬态信号，我们构建了一个虚拟锁定相机，该相机与可见光探针和IR光脉冲同步，具有精确控制的延迟，允许由探针脉冲宽度确定的亚微秒时间分辨率。我们的宽视场光热传感（WPS）显微镜能够以高达每秒1250帧的速度进行化学成像，具有高光谱保真度，并提供亚微米空间分辨率。WPS显微镜能够对活细胞和纳米级聚合物薄膜进行成像，为生物和材料样本的高通量表征开辟了一条新途径。
2018-11-18 physics.app-ph physics.optics
In-situ diagnostic of femtosecond probes for high resolution ultrafast imaging
超快成像在物理和化学领域中是研究非均匀样品或具有强烈空间变化现象的飞秒动力学所必需的。它依赖于观察由超短激光泵浦脉冲诱导的现象，在稍后的时间使用超短探测脉冲。近年来，基于波长或空间频率编码的具有极高帧率的单个不可再现事件的非常成功的超快成像技术已经出现。然而，在超快成像朝向高空间分辨率的进一步进展受到缺乏弱探测光束的表征的阻碍。由于在材料的主体中泵浦和探测之间的群速度的差异，绝对泵浦-探测延迟的确定取决于样品位置。此外，脉冲前沿倾斜是一个普遍存在的问题，对于超快成像是不可接受的，但对于低强度探测脉冲，这通常是非常难以评估的。在这里，我们表明，从电子克尔效应产生的泵浦诱导的微光栅提供了一个详细的原位表征的弱探测脉冲。它可以解决这两个问题。我们的方法是有效的，无论透明介质，无论探测脉冲偏振和波长。因为它是非破坏性的和快速的实施，这种原位探针诊断可以重复校准实验条件，特别是在使用复杂的波长，空间频率或偏振编码的情况下。我们预计，这项技术将使以前无法访问的时空成像在所有领域的超快科学和高场物理在微米和纳米级。
2021-02-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pulse thermal imaging of FUHAO bronze artifact
本研究利用脉冲热成像技术对FUHAO青铜器进行非破坏性检测，揭示其修复痕迹与原始结构，为文物保护提供科学依据。
2026-01-15 physics.app-ph physics.data-an physics.optics
Balanced photodetectors nonlinearity for short-pulse regime
短脉冲激光被用来表征放大光电探测器的非线性响应。两种广泛使用的平衡检测器的特征在于幅度、面积、加宽和平衡其脉冲响应的失配。还讨论了脉冲对探测器的动态影响。它表明，即使当源平均功率远低于检测器连续功率饱和阈值时，使用具有短脉冲的光电探测器也会触发非线性。
2021-05-28 physics.ins-det physics.optics
Low frequency coherent Raman imaging robust to optical scattering
本文提出一种对光学散射具有高鲁棒性的低频干涉式脉冲受激拉曼散射（ISRS）成像方法，解决了散射导致泵浦脉冲污染并阻碍光谱提取的问题，在复杂散射样品中仍能获得高信噪比的拉曼光谱。
2024-02-10 physics.chem-ph physics.optics
A spectral-spatial fusion model for robust blood pulse waveform extraction in photoplethysmographic imaging
University of Waterloo（滑铁卢大学）
光电体积描记成像是一种基于摄像头的解决方案，用于远距离非接触式心血管监测。该技术能够在接触式设备可能存在问题或不可行的情况下进行监测，例如非卧床、睡眠和多个体监测。然而，由于场景中相关（脉动）和不相关像素的未知混合，提取血液脉搏波形信号是具有挑战性的。在这里，我们设计并实现了信号融合框架FusionPPG，用于从场景中提取具有强时间保真度的血液脉搏波形信号，而不需要解剖先验（例如，面部跟踪）。的提取问题提出了一个贝叶斯最小二乘融合问题，并解决了使用一种新的概率脉动模型，该模型结合了生理衍生的频谱和空间波形先验，以确定脉动特性的场景。实验结果表明，与FaceMeanPPG方法（$p<0.001$）和DistancePPG（$p<0.001$）方法相比，在统计学上有显著改善。使用FusionPPG预测的心率与地面实况测量（$r^2=0.9952$）密切相关。FusionPPG是唯一能够通过时间分析评估心律失常的方法。
2016-06-29 cs.CV physics.optics
Multi-color XFEL pulses with variable color separation and time delay for multi-frame diffraction imaging
Hunan University（湖南大学）；Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海高等研究院）；Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海应用物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Zhangjiang Laboratory（张江实验室）；Peking University（北京大学）
提出利用同一电子束产生四色XFEL脉冲的方法，通过光学速调管和磁压缩器调节波长间隔与时间延迟，实现单次曝光多帧衍射成像。
2026-03-22 physics.acc-ph physics.optics
Two-photon light-sheet live imaging at kilohertz frame rate using birefringence-based pulse splitting
Laboratoire d’Optique et Biosciences, CNRS, INSERM, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（光学与生物科学实验室，法国国家科学研究中心，法国国家健康与医学研究院，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；ICube Research Institute, CNRS, University of Strasbourg（ICube研究所，法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡大学）；Sorbonne Université, CNRS, Laboratoire Jean Perrin（索邦大学，法国国家科学研究中心，让·佩兰实验室）
本文提出一种紧凑型脉冲分裂方案，通过双折射晶体将激光脉冲分裂为子脉冲，实现高帧率双光子活体成像，用于观察斑马鱼胚胎和活体心脏及脑钙动态，达到150 MHz像素率。
2025-12-19 physics.app-ph physics.bio-ph physics.optics
Bright-dark vector soliton solutions for the coupled complex short pulse equations in nonlinear optics
本文研究了超短光脉冲在立方非线性介质中传输的耦合复短脉冲方程组，利用Hirota方法得到了亮暗单孤子和双孤子解。通过渐近分析，证明了两个亮孤子或两个暗孤子之间的相互作用是弹性的。在不同的矢量亮暗双孤子参数条件下，分析了斜交相互作用、孤子束缚态和平行孤子。
2016-04-25 nlin.PS physics.optics
Microscopic imaging of non-repetitive dynamic scenes at 5 THz frame rates by time and spatial frequency multiplexing
飞秒尺度的超快成像是分子生物学、物理化学、原子物理学和流体动力学中超快动力学可视化的重要工具。泵浦探测成像和条纹相机是最广泛使用的技术，但它们要么要求重复相同的场景，要么牺牲成像维度的数量。近年来发展了许多有趣的单次超快成像技术，用于记录非重复的动态场景。然而，在帧的数量、图像像素的数量或空间/时间分辨率方面仍然存在弱点。在这里，我们提出了一个单次拍摄的超快显微镜，可以捕获十几帧的时间与帧速率为5太赫兹。我们结合了一个空间光调制器和一个定制的梯队有效地产生大量的参考脉冲与设计的时间延迟和传播角度。这些参考脉冲与采样脉冲之间的干涉图像的单次拍摄记录允许我们在参考脉冲的定时处检索动态场景的频闪图像。我们演示了一次记录14个时间快照，这是迄今为止最大的，具有由激光输出脉冲设置的最佳时间分辨率。我们的超快显微镜在帧数和时间分辨率方面具有高度可扩展性，这将对揭示尚未探索的有趣时空动态产生深远影响。
2019-09-02 physics.ins-det physics.optics
Imaging Electron Dynamics with Ultrashort Light Pulses: A Theory Perspective
各种原子、分子和凝聚态物质系统中的广泛超快现象都受到电子动力学的支配。因此，在真实空间和实时成像电子运动的能力将提供对这些过程的更深入理解，并指导控制它们的工具的开发。超短光脉冲能够提供前所未有的亚飞秒时间分辨率，是实现电子动力学实时成像的重要手段。这项任务不仅从实验的角度来看是具有挑战性的，而且从理论的角度来看，因为描述光-物质相互作用的标准理论在静止状态下可能会在超快情况下提供错误的结果，正如几项理论研究所证明的那样。我们回顾了基于量子电动力学的理论框架，这已被证明是必要的时间分辨成像的电子动力学与超短光脉冲的准确描述。我们比较了时间分辨非共振和共振X射线散射的理论研究结果，以及时间和角度分辨光电子能谱学，并表明相应的时间分辨信号编码类似的电子动力学信息。因此，由这些时间分辨技术提供的关于电子系统的信息不同于由它们的时间无关的类似物提供的信息。
2018-02-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deep Learning Reconstruction of Ultra-Short Pulses
The Technion - Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
脉冲持续时间为飞秒至阿秒的超短激光脉冲是人类可以创造的最短的系统事件。这些脉冲的表征（幅度和相位）是超快科学中的关键成分，例如，探索化学反应和电子相变。在这里，我们提出并通过数值和实验证明了第一种用于重建超短光脉冲的深度神经网络技术。我们预计，这种方法将扩大超短激光脉冲的范围，例如，从而能够诊断非常弱的阿秒脉冲。
2018-03-15 cs.AI cs.LG physics.optics
Tunable Ti:Al2O3 oscillator optimized for high-repetition-rate and short pulses
激光器的设计和建造的目标是产生高重复率的超短脉冲所需的某些应用程序的多光子显微镜。采用纯棱镜色散补偿，重复频率可达270 MHz。激光器分别在第三（发散输出）和第一（平行输出）稳定极限下以硬孔径和软孔径操作。在第三个稳定极限下，中心波长为800 nm的脉冲宽度为27 fs（FWHM）。在第一稳定极限处，脉冲宽度为23- 40 fs，可调谐范围为780 - 920 nm。
2007-05-16 physics.bio-ph physics.optics
Panoramic-reconstruction temporal imaging for seamless measurements of slowly-evolved femtosecond pulse dynamics
亚皮秒分辨率的单次实时光学波形表征对于研究各种超快光学动力学至关重要。然而，目前技术的有限时间记录长度阻碍了对许多有趣的超快光学现象的全面理解，这些现象在比其精细的时间细节长得多的时间尺度上演化。受时空二重性的启发，通过拼接多个显微图像来实现空间域中更大的视场，这里设计了一种三维重建时间成像（PARTI）系统，以在不牺牲分辨率的情况下按比例增加时间记录长度。作为一个概念验证的演示，PARTI系统被用来研究在超高Q值微谐振器中慢演化耗散克尔孤子的动态波形。在740 fs分辨率下重建了两幅1.5 ns长的完整演化图，描述了多重态孤子到稳定单重态孤子的耗散Kerr孤子跃迁动力学过程.
2017-05-25 physics.ins-det physics.optics
Coherent diffractive imaging of single helium nanodroplets with a high harmonic generation source
单个自由纳米粒子的相干衍射成像为原位分析其瞬态结构、光学和电子特性开辟了新的途径。到目前为止，单次单粒子衍射被认为仅在极紫外（XUV）和X射线自由电子激光下可行，这一研究领域局限于大型设备。在这里，我们展示了单次拍摄成像的孤立氦纳米液滴使用XUV脉冲从飞秒激光驱动的高谐波源。我们获得明亮的广角散射图案，使我们能够唯一地识别迄今尚未解决的超流氦滴的扁长形状。我们的研究结果标志着单次气相纳米显微镜与实验室为基础的短波长脉冲的到来，并铺平了道路，超快相干衍射成像与相位控制的双折射场和阿秒脉冲。
2017-03-15 physics.atm-clus physics.optics
Statistical description of short pulses in long optical fibers: Effects of nonlocality
我们提出了一个统计描述的短脉冲在长光纤中的传播，考虑到克尔和非局域非线性在平等的基础上。我们利用Wigner方法对修正的非线性Schroedinger方程进行近似，得到了一个波动方程和一个非线性色散关系。后者表明，光脉冲的退相干降低了调制不稳定性的增长率，从而有助于长光纤中脉冲的非线性稳定性。研究还发现，谱展宽和非定域性的相互作用使不稳定区域扩大。
2005-05-26 nlin.PS physics.optics
Electron Imaging of Nanoscale Charge Distributions Induced by Femtosecond Light Pulses
本文研究了非导电样品在原位透射电子显微镜中的表面充电现象，通过飞秒多光子光发射后的电子光学成像，定量提取光诱导静电势并分析充电动力学，提出描述电子与光诱导过程相互作用的模型，并展示通过同步光学照明缓解样品充电的方法。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Short-Pulsed Wavepacket Propagation in Ray-Chaotic Enclosures
射线混沌场景中的波传播，其特征在于对射线发射条件的指数敏感性，是一个非常感兴趣的话题，具有深刻的现象学意义和重要的应用，从光学元件和设备到时间反转聚焦/传感方案。对现有的结果，主要集中在时间谐波制度的背景下，我们在这里处理短脉冲波包传播的射线混沌外壳。对于这个政权，我们提出了一个严格的分析框架的基础上，短脉冲随机平面波的统计表示，并检查其预测对有限差分时域数值模拟的结果。
2012-04-04 nlin.CD physics.optics
Slow light in flight imaging
慢光介质在量子计算和量子效应的增强测量的背景下是感兴趣的，特别强调使用具有单光子的慢光。我们使用光在飞行成像与单光子雪崩二极管相机阵列图像原位脉冲传播通过慢光介质加热的铷蒸汽。慢光传播的飞行中的光成像能够直接可视化一系列物理效应，包括同时观察空间脉冲压缩和时间脉冲色散。此外，照相机的单光子性质允许观察单光子的群速度，其中测量的单光子分数延迟在1 cm的传播上大于1。
2016-11-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A defocusing complex short pulse equation and its multi-dark soliton solution by Darboux transformation
本文提出了一个既有聚焦型又有散焦型的复合短脉冲方程，该方程描述了超短脉冲在非线性光纤中的传输。它可以被看作是一个模拟的非线性薛定谔（NLS）方程在超短脉冲制度。通过达布变换和速端图的互逆变换，构造了离焦复短脉冲方程的多暗孤子解。给出了单暗孤子解和双暗孤子解，分析了它们的性质和动力学。
2016-05-11 math-ph math.MP nlin.SI
Short-distance propagation of nonlinear optical pulses
本文从理论上描述了在均匀背景光强下，光脉冲在离焦非线性光学材料中传播的准一维横向扩展。对于短传播距离，脉冲可以通过Riemann方法在非色散近似下描述。理论结果与数值模拟结果吻合良好。
2019-02-28 nlin.PS physics.flu-dyn physics.optics
