作者单位
摘要
1 中央民族大学 理学院 光子系统工程软件教育部工程研究中心, 北京 100081
2 南方科技大学 生物医学工程系, 广东 深圳 518055
生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了基于间接波前测量的自适应光学方法,将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中,以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿,获得生物组织的高信噪比成像。最后,对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。实验结果表明,本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果,最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍,显著提升了最终的成像质量。
间接波前整形 近红外二区成像 共聚焦成像 活体实验 Indirect wavefront shaping near-infrared-II imaging confocal imaging in vivo experiments 
中国光学
2024, 17(1): 150
作者单位
摘要
1 东北林业大学计算机与控制工程学院,黑龙江 哈尔滨 150000
2 东北林业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150000
光谱共焦显微技术结合了共焦显微镜的高空间分辨率和光谱分析的高波长分辨率,凭借精度高、适用性强、无损检测等特性,广泛应用于工业生产、生物医疗和半导体芯片等领域。首先介绍点光谱共焦系统的原理,指出点光谱共焦检测效率低的缺点。其次,针对光谱共焦显微技术的关键性能指标改善,阐述了在光源、色散物镜和光谱信号检测等方面所取得的主要成果,并对各类光源进行定性对比。随后展示光谱共焦显微技术的扫描方法,梳理了相关研究进展,并总结了相关方法的优点和缺点。最后,展望光谱共焦显微技术未来的发展趋势。
光谱共焦显微技术 精密测量 宽光谱光源 色散物镜 扫描成像 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618024
作者单位
摘要
西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安 710121
为获得样品多点数据,光谱共焦位移传感系统在移动测量时会产生抖动效应,引起测量数据发生漂移,文中基于已实现的光谱共焦厚度测量系统,研究抖动的影响并探究抖动补偿算法。首先,基于光谱共焦厚度测量模型及抖动存在时探头相对于光轴发生一定倾斜,推导了抖动对厚度测量影响的关系模型,并采用蒙特卡洛法分析了4种样品在不同程度随机抖动下的厚度概率密度函数,将解析结果与蒙特卡洛仿真结果进行比较,验证了厚度概率密度函数表达式的正确性。结果表明:抖动效应导致测量性能下降,尤其在样品厚度较大时;而抖动标准差较大时,较薄的样品具有更好的抗抖动性能;为补偿抖动的影响,提出采用Savitzky-Golay滤波及高斯拟合实现滤波和光谱信号峰值波长的提取,并建立了抖动误差补偿算法;最后,对厚度为(1.0±0.1) mm的样品进行实验测量,测得平均厚度为1.0640 mm,补偿后的相对标准偏差为0.29%,验证了抖动补偿算法的有效性。文中的研究内容对提高系统测量稳定性及测量精度有一定的指导意义。
抖动补偿 光谱共焦 Savitzky-Golay滤波 峰值提取 厚度测量 jitter compensation spectral confocal Savitzky-Golay filtering peak extraction thickness measurement 
红外与激光工程
2024, 53(1): 20230444
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
共焦显微测量是一种很有前景的技术,具有非接触测量和高精度位移识别能力,广泛应用在芯片加工、高精密仪器制造、生物医学、材料化学、工业检测等领域。其沿轴向位置高精度扫描的二维图像可用于三维重建,然而,扫描的速度限制了图像的采集速率,为了克服这一局限性,研究人员提出了许多方法对传统的共聚焦显微镜系统进行了改进。例如,基于扫描振镜光束扫描型共焦显微镜、基于数字微镜装置的共焦显微镜、差分式扫描共焦显微镜等。本文主要讨论了各种共聚焦显微镜的工作原理、物镜类型、扫描方法、优缺点及应用。随着光学核心部件的升级和各种准确、高效算法的出现,未来共焦显微镜的扫描速度会更快、应用范围更广、分辨率更高。
共焦显微 三维成像 位移识别 扫描速度 confocal microscopy 3D imaging displacement identification scanning speed 
光学仪器
2024, 46(1): 82
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentations, Centre for Optical and Electromagnetic Research, College of Optical, Science and Engineering, International Research Center for Advanced Photonics, Zhejiang University, Hangzhou 310058, P. R. China
2 Dr. Li Dak Sum & Yip Yio Chin Center for Stem Cell and Regenerative Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310058, P. R. China
3 College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Interdisciplinary Institute of Neuroscience and Technology (ZIINT), Zhejiang University, Hangzhou 310027, P. R. China
Fluorescence imaging in the second near-infrared window (NIR-II, 900–1880nm) with less scattering background in biological tissues has been combined with the confocal microscopic system for achieving deep in vivo imaging with high spatial resolution. However, the traditional NIR-II fluorescence confocal microscope with separate excitation focus and detection pinhole makes it possess low confocal efficiency, as well as difficultly to adjust. Two types of upgraded NIR-II fluorescence confocal microscopes, sharing the same pinhole by excitation and emission focus, leading to higher confocal efficiency, are built in this work. One type is fiber-pinhole-based confocal microscope applicable to CW laser excitation. It is constructed for fluorescence intensity imaging with large depth, high stabilization and low cost, which could replace multiphoton fluorescence microscopy in some applications (e.g., cerebrovascular and hepatocellular imaging). The other type is air-pinhole-based confocal microscope applicable to femtosecond (fs) laser excitation. It can be employed not only for NIR-II fluorescence intensity imaging, but also for multi-channel fluorescence lifetime imaging to recognize different structures with similar fluorescence spectrum. Moreover, it can be facilely combined with multiphoton fluorescence microscopy. A single fs pulsed laser is utilized to achieve up-conversion (visible multiphoton fluorescence) and down-conversion (NIR-II one-photon fluorescence) excitation simultaneously, extending imaging spectral channels, and thus facilitates multi-structure and multi-functional observation.
Self-confocal fiber-pinhole air-pinhole multi-channel fluorescence lifetime imaging multi-color imaging 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(1): 2350025
Author Affiliations
Abstract
University of Kassel, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Measurement Technology Group, Kassel, Germany
We present a unified electromagnetic modeling of coherence scanning interferometry, confocal microscopy, and focus variation microscopy as the most common techniques for surface topography inspection with micro- and nanometer resolution. The model aims at analyzing the instrument response and predicting systematic deviations. Since the main focus lies on the modeling of the microscopes, the light–surface interaction is considered, based on the Kirchhoff approximation extended to vectorial imaging theory. However, it can be replaced by rigorous methods without changing the microscope model. We demonstrate that all of the measuring instruments mentioned above can be modeled using the same theory with some adaption to the respective instrument. For validation, simulated results are confirmed by comparison with measurement results.
interference microscopy coherence scanning interferometry confocal microscopy focus variation microscopy electromagnetic modeling surface topography measurement 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(1): 016013
作者单位
摘要
合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009
精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件;然后,针对点光谱共焦传感器,综述构成传感器的色散物镜、宽光谱光源、光谱检测装置,以及光谱处理算法等关键技术方面的研究进展;其次,针对线扫描光谱共焦传感器,综述扫描方式、光路结构、光谱检测装置,以及光谱信息处理方法等关键技术;最后,总结当前光谱共焦传感器的研究重点、难点,以及未来的技术发展方向。
光谱共焦传感器 色散物镜 宽光谱光源 光谱仪 峰值提取 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211005
吕超林 1,*†尤立星 1,2,**†覃俭 1徐光照 1[ ... ]史经浩 1
作者单位
摘要
1 赋同量子科技(浙江)有限公司,浙江 嘉兴 314100
2 集成电路材料全国重点实验室,中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050
自2001年被发明以来,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)迅速成长为近红外波段的明星光子探测器,其在近红外波段如1550 nm处系统探测效率超过95%,暗计数率低于1 cps(counts per second),时间抖动优于10 ps,探测速率高于1 GHz,并广泛应用在量子信息领域。近年来,研究人员开始将SNSPD引入到生物领域,以替代在近红外波段具有低信噪比、多后脉冲的半导体单光子探测器。本文将介绍SNSPD的探测原理和性能指标,并系统地阐述SNSPD在生物领域中的应用现状和发展前景。
超导纳米线单光子探测器 共聚焦显微镜 单线态氧检测 漫反射光谱 荧光寿命成像 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0104002
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 吉林省计量科学研究院 吉林省计量测试仪器与技术重点实验室,吉林 长春 130103
白光共聚焦位移传感器在机车轮轴划痕深度测量中有很好的适用性,色散物镜是决定传感器检测范围与分辨率的关键器件。根据检测需求,结合白光共聚焦原理和线性色散条件选择合适的初始结构,利用Zemax光学设计软件对初始结构进行优化与分析,设计了一款高线性度短共轭距色散镜头,测量范围为1 mm,工作光谱范围为400 nm~700 nm,镜头球差小于1.7 μm,系统轴向位移分辨率为0.615 μm,色散线性判定系数R2为0.997 5,共轭距为104 mm,使镜头小型化的同时具有高分辨率和高线性度的优点。
划痕检测 色散物镜 光学设计 白光共聚焦 scratch detection dispersion objective optical design chromatic confocal 
应用光学
2023, 44(5): 992
作者单位
摘要
北京理工大学 光电学院 复杂环境智能感测技术工信部重点实验室,北京100081
针对现有中心偏差测量方法中测量精度低、透镜姿态调整人为干扰大的问题,提出一种差动共焦透镜中心偏自动测量方法。该方法通过差动共焦定焦技术,依据差动共焦轴向光强响应曲线的过零点精确对应被测镜特征点这一特性,实现对被测镜猫眼点及共焦点的精准定位;通过高精度气浮转轴驱动被测镜旋转,用位移传感器、圆光栅记录被测镜的位置信息,结合五维位姿自动调整机构,实现对被测镜姿态的高精度校正,消除姿态偏差,提高测量精度;最终,搭建了激光差动共焦透镜中心偏自动测量系统,实现了透镜中心偏的高精度自动测量。实验结果表明:透镜中心偏的测量精度可达0.41%,测量重复性优于100 nm。与现有的人工单次测量相比,该方法的测量重复性较好、随机误差小、测量精度高,为高精度透镜中心偏自动测量提供了一种技术途径。
激光测量 差动共焦 中心偏 自动调整 自动测量 姿态偏差 laser measurement differential confocal centrality deviation automatic adjustment automatic measurement position deviation 
光学 精密工程
2023, 31(23): 3405

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!