1 浙江大学光电科学与工程学院, 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江大学宁波研究院, 浙江 宁波 315100
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
4 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
5 上海电力学院, 上海 200090
本文提出了一种共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像方法,利用单个空间光调制器(SLM)同时产生两个相位灰度图,对入射激光的水平偏振分量和垂直偏振分量同时进行调制,使得最终的会聚光场由错开的高斯实心光斑和空心光斑组成。在样品面上,利用错开的实心光斑和空心光斑同时对样品进行扫描,与此同时在探测端利用两个探测器同时收集错开光斑所激发的荧光信号,采用荧光辐射差分(FED)方法对采集的图像进行处理,就可以实现对样品的快速超分辨成像。与传统的并行荧光辐射差分超分辨显微术相比,本方法在保留了将成像速度提高一倍的优势的同时克服了非共路并行系统中不同器件引入的噪声、漂移对图像质量的影响,并简化了光路。实验结果表明所提共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像方法具有良好的超衍射极限成像能力。
显微 荧光显微镜 快速超分辨成像 荧光辐射差分技术 共路并行探测 中国激光
2021, 48(16): 1607002
中国科学技术大学光学与光学工程系安徽省光电子科学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230026
设计一种支持多模式的金属-介质-金属纳米天线阵列结构,分析结构中的模式特性及其调控的发光过程。利用时域有限差分的方法模拟该结构的透射谱和电场分布,分析结构中局域表面等离激元模式和磁等离激元共振模式的特性以及激发光偏振调控的模式变化。将偶极子光源放在介质层中,模拟该天线阵列结构调控荧光分子的发光过程。结果表明:荧光分子的辐射和非辐射衰减速率增强因子、量子效率以及偏振特性受到了所提结构模式的有效调控;在一定波长范围内改变激发光的偏振方向可以对发光谱进行调谐。
物理光学 局域表面等离激元 磁等离激元 时域有限差分 荧光辐射
应急管理部 天津消防研究所 建筑消防工程技术重点实验室, 天津 300381
飞秒激光脉冲在传输过程中, 克尔自聚焦和等离子体散焦相互作用形成了长距离的自导光通道, 该过程称为飞秒激光成丝。飞秒激光成丝在火焰中诱导的荧光辐射为燃烧诊断提供了新的可能性, 为理解燃烧过程、提高燃烧效率和减少污染物的产生提供了有用的信息。针对飞秒激光成丝诱导的荧光辐射在燃烧诊断中的应用, 介绍了飞秒激光在火焰中的传输特性以及成丝动力学过程, 陈述了飞秒激光成丝诱导非线性光谱的机理及其在高温燃烧场诊断应用中的研究现状和进展, 探讨了当前飞秒激光成丝在该领域所面临的挑战和应用前景。
非线性光学 荧光辐射 火焰燃烧诊断 研究进展 nonlinear optics fluorescence radiation diagnosis of flame combustion research progress
1 南昌大学信息工程学院, 江西 南昌 330031
2 中国科学院上海应用物理研究所物理生物实验室, 上海 201800
荧光辐射差分(FED)显微术利用实心光斑扫描的一幅共聚焦图像减去空心光斑扫描的负共聚焦图像,实现了超分辨成像。使用简单的环形光瞳滤波器提高了无变形FED的成像分辨率。在空心焦斑光路上使用合适的环形光瞳滤波器,压缩空心焦斑的尺寸;同时,在实心焦斑的光路上允许使用更高数值孔径的孔径光阑,获得更小的、与空心焦斑相匹配的实心光斑分布:两方面作用下,提高了FED的空间分辨率。
显微 空间分辨率 环形光瞳 荧光辐射差分显微技术 超分辨成像
浙江大学 光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310058
为了拓展荧光辐射差分(Fluorescence Emission Difference,FED)显微术的应用, 使得该方法可以同时对生物样品的不同组织结构进行超分辨成像, 本文对双色FED显微系统展开了研究。FED的基本原理是将实心光斑扫描得到的共焦显微图像减去空心光斑扫描得到的负共焦图像, 以此获得超分辨显微图像。在对单色FED显微系统进行研究后, 本文提出了一种可行的双色FED显微成像系统方案。实验结果表明, 在488 nm和640 nm激发光下, 该系统在荧光颗粒上分别实现了135 nm和160 nm的空间分辨率, 另外也能对生物样品的不同组织进行多色同时超分辨显微成像, 满足了实际应用的要求。
光学显微 衍射极限 荧光 荧光辐射差分 超分辨 optical microscopy diffraction limit fluorescence fluorescence emission difference(FED) super-resolution
发光学及应用国家重点实验室 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
研究了半导体纳米粒子(SNPs)-金属纳米颗粒(MNPs)耦合导致的SNPs的发光强度猝灭和荧光寿命增强潜在的物理机制, 并用传统Fster共振能量传递(FRET)理论描述和分析实验结果。光致发光光谱(PL)和时间分辨光谱观测表明, SNPs的PL强度发生了明显的猝灭, 荧光寿命从17.7 ns到30.8 ns延长了近2倍。这种杂化纳米结构表现出不同于杂化前各独立组分的新的协同相互作用光学性质。胶体化学使杂化SNPS-MNP纳米结构中SNPS和MNP构成一个新的单元称为等离激子激元(Plexciton)或激子等离子激元(Excimon), 这已在一系列杂化结构中被确认。基于泵浦-探测技术的飞秒瞬态吸收(TA)的实验结果证实了这种从激子-等离激元到等离激子的转换。实验结果分析表明, 传统Fster共振能量传递理论不能很好地描述实验结果, 在金属存在的情况下, 还需要对该理论进一步调整和改进。
杂化CsPbBr3钙钛矿/Pt纳米结构 能量传递 激子-等离子体耦合 荧光辐射速率减小 hybrid CsPbBr3 perovskite/Pt energy transfer exciton-plasmon couple lifetime enhancement
加拿大拉瓦尔大学, 魁北克 GIVOA6, 加拿大
飞秒激光成丝现象已经开创了从纯物理到应用研究的许多新的科学研究领域,其中包括源于量子和经典物理的多个应用研究。飞秒光丝中的新现象,例如激光强度钳制效应、空气激光、粒子数捕获、分子排列、分子超激发态、光丝诱导降雪、光丝化学等等,开辟了令人振奋的、多学科交叉新领域。激光强度钳制效应是一个复杂的物理现象,结果可以形成一个非常稳定的相互作用状态。粒子数束缚、分子排列、转动及其周期性可被用于脉冲太赫兹辐射的远程探测。光丝中的空气激光现象看起来像是一种新的激发机制,例如,光丝中激光强度可以把氮气和二氧化碳分子激发到一种粒子数反转的状态。与此同时,这种光丝诱导激光现象(或粒子数反转)在空气中“污染分子”形成的分子碎片中也被观察到。利用单一激光,通过探测特征荧光来远程识别污染物、气体或者固体样品已经至少在原理上得到证实。光丝诱导沉积现象已经在云室中变成现实。最后讨论了光丝研究领域未来的挑战以及光丝化学为光丝研究提供的一个新的机遇。
激光成丝 四波混频 放大自发辐射 荧光辐射 filament four wave mixing amplified spontaneous emission fluorescence emission
固体材料的激光制冷又称反斯托克斯荧光制冷,是近年来刚兴起的全光学制冷技术。该技术的核心问题是制冷材料的选择。以Tm3+掺杂离子为例,从理论上分析了最小制冷能级间距与激光抽运速率的关系,研究了不同抽运速率下制冷功率与能级间距的关系以及热光转换效率与能级间距的关系,获得了最佳热光转换效率与抽运速率的关系,结果表明,最小的制冷能级间距约为4500 cm-1,能级间距在5000～6000 cm-1的宽度是比较合适的。最后探讨了Tm3+掺杂材料用于激光冷却的可行性,并讨论了制冷基体材料的合理选择问题。
光学材料 反斯托克斯荧光制冷 抽运荧光辐射循环 抽运速率 能级间距 制冷功率 热光转换效率
1 华北光电技术研究所激光技术部,北京,100015
2 山西大学光电研究所,山西,太原,030006
在灯抽运Nd:YAG激光器的基础上，提出一种新颖的在激光工作物质荧光辐射后沿控制KD*P电光晶体调Q选单纵模的方法。在频率为40 Hz时获得单纵模几率为100%，输出能量为mJ量级，脉宽约为18 ns的稳定单纵模激光脉冲。用作MOPA系统的种子源，获得高效大能量输出的好结果。
激光技术 单纵模 荧光辐射 后沿调Q
