基于受激拉曼散射顯微鏡的高靈敏度無標(biāo)記生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)背景：因為各種化學(xué)鍵有其特征頻率，使得基于紅外吸收和拉曼散射的振動顯微術(shù)可被用作為無標(biāo)記對比度機制矢沿。然而使用長波長的紅外顯微鏡的分辨率不夠滥搭，使用短激發(fā)波長的自發(fā)拉曼散射顯微鏡盡管有高分辨率，但是其靈敏度不夠捣鲸，成像速度不足论熙。相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)顯微鏡的靈敏度要高于自發(fā)拉曼散射顯微鏡，但是因為非共振背景的存在摄狱，限制了其探測靈敏度。受激拉曼散射(stimulated raman scattering,SRS)于1968年初次觀測到无午，隨后在許多光譜研究中得到廣 ...
中媒役，阻斷瑞利散射，并將拉曼信號傳輸?shù)焦庾V儀中宪迟，長通濾光片是測量斯托克斯分量的常用濾光片酣衷。但是隨著入射角度的增大，邊緣截止波長會出現(xiàn)藍(lán)移次泽，且隨著入射角的增加穿仪，s和p偏振的邊緣移動量不一致，使得他們不適合于共振拉曼譜測量意荤。如下圖1a所示啊片，入射角增大到30°時邊緣藍(lán)移約20 nm，且s偏振和p偏振表現(xiàn)出了7 nm的分裂玖像，說明不適用于可調(diào)諧激發(fā)紫谷。圖1b所示的TLP濾光片可在0-60°范圍內(nèi)偏轉(zhuǎn)并不降低邊緣陡度，且在全量程范圍內(nèi)提供OD>6的光密度和90%以上的傳輸捐寥，可調(diào)諧波長可覆蓋400-1100 nm笤昨，很適合于可調(diào)諧激光光源拉曼測試。圖1如下圖2a所示握恳，一個超連續(xù)激光光源（400-2400 n ...
特定偏振態(tài)的散射光通過瞒窒。偏振光耦合進(jìn)光纖后，光纖受外部環(huán)境影響會改變其中背向散射光的偏振態(tài)乡洼，能夠經(jīng)過檢偏器的光就發(fā)生了變化崇裁。就可以據(jù)此探測光纖的擾動傳感匕坯。從應(yīng)用上來看，POTDR主要是測量與光纖中光波偏振態(tài)有關(guān)的物理量寇壳，在電壓測量醒颖、持續(xù)振動、快速擾動及光纖中偏振模色散測量中有所應(yīng)用壳炎。利用光纖的二階橫向電光效應(yīng)泞歉，把單模光纖或液體芯光纖彎曲成螺旋型，放置在高壓線路附近匿辩。電壓會引起光纖中光波偏振態(tài)的變化腰耙。光纖在彎曲成螺旋形時，離線路越遠(yuǎn)铲球，螺紋間距越大挺庞，高頻率的振動測量，使用POTDR也是不錯的選擇稼病⊙∏龋基于頻譜分析的POTDR系統(tǒng)具有靈敏度高，對外界干擾反應(yīng)及時然走、抗噪能力強援制，可測量頻率高達(dá)5kHz的振動 ...
明的相干拉曼散射顯微鏡,可以打破散粒噪聲限制，提高信噪比芍瑞、靈敏度和成像速度晨仑。在對細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行成像時，信噪比提高了 35%拆檬。結(jié)合亞波長分辨率和高靈敏度(提升14%)洪己，可以看到原本會被散粒噪聲掩埋的生物特征。利用量子關(guān)聯(lián)可以避免光致?lián)p傷竟贯。消除了相干拉曼顯微鏡和更廣泛的高性能顯微鏡進(jìn)一步發(fā)展的根本障礙答捕。原理解析：（1）借助壓縮態(tài)光場的光學(xué)測量可以突破散粒噪聲極限，通過明亮壓縮光源與相干拉曼顯微鏡結(jié)合屑那，可以實現(xiàn)突破散粒噪聲限制的成像效果噪珊。顯微鏡采取倒置結(jié)構(gòu)，集成了傳統(tǒng)明場成像和量子增強受激拉曼成像(如圖1a)齐莲。選用近紅外波長減小生物樣品的激光吸收和光損傷痢站。圖1a左為泵浦光生成部分，中為受激拉曼散射生成 ...
和樣本出射的散射光之間的相移)圖像(見圖2a)选酗。以 π?2 的相移增量阵难，記錄與各個相移相關(guān)的四個強度幀，利用四個強度圖像芒填，將入射場和散射場的幅度從相位信息中解耦呜叫，并獲得與樣本相關(guān)的定量相位圖(見圖2b)空繁。由于 SLIM 是共軸光路，相位測量在幾分之一納米路徑長度內(nèi)非常穩(wěn)定朱庆。 相襯顯微鏡采取白光照明盛泡，SLIM 圖像沒有散斑，從而具有亞納米空間光程靈敏度娱颊。 這些屬性使 SLIM 非常適合在載玻片上成像病毒顆粒的挑戰(zhàn)性任務(wù)傲诵。 圖2c說明了與傳統(tǒng)相差顯微鏡相比，SLIM 中對比度的顯著提升箱硕。（3）分辨率提升：由于成像系統(tǒng)的分辨率只有約335nm拴竹，而本文所用的單個病毒的平均直徑小于150nm，所以需要通 ...
剧罩，光的吸收和散射都很弱栓拜，由細(xì)胞厚度或折射率變化來改變?nèi)肷涔獠ǖ奈幌喾植肌６搜壑荒芨惺芄鈴姷淖兓菸簦荒鼙鎰e位相變化幕与。 解決這一困難需要將位相變化轉(zhuǎn)化為強度的變化。生物學(xué)家采用對透明細(xì)胞的染色技術(shù)達(dá)到這一目的镇防。但是纽门，染色會對細(xì)胞的健康、結(jié)構(gòu)等帶來一系列影響营罢，使得我們不能在顯微鏡下如實的觀察細(xì)胞的生命過程。Zernike發(fā)明的相襯顯微鏡通過改變直接透射光和相位物體微弱的散射光之間的位相關(guān)系饼齿，將空間的位相變化轉(zhuǎn)換成人眼可觀測的強度變化饲漾，使得透明相位物體無需染色即可清晰的觀察其內(nèi)部細(xì)節(jié)。然而缕溉，相襯顯微鏡只能定性觀察考传，不能得到定量的結(jié)果。定量結(jié)果需要定量相位成像证鸥。定量相位成像最近已成為一個活躍的領(lǐng)域僚楞，并 ...
積方法基于光散射枉层、發(fā)射或吸收表面泉褐。它們在顯示器周圍的任何地方提供不受限制的可見性，并且可以使用旋轉(zhuǎn)表面(主動或被動)鸟蜡、等離子體膜赃、空氣顯示器和光泳阱來創(chuàng)建。然而揉忘，這些方法不能重建聲音和觸覺跳座。迄今為止報道的聲學(xué)懸浮顯示器僅展示了以降低的速度控制減少的點數(shù)端铛，并且不涉及觸感或可聽見的聲音。技術(shù)要點：基于此疲眷，英國薩塞克斯大學(xué)的Ryuji Hirayama等人提出了一種多模聲阱顯示(multimodal acoustic trap display, MATD)禾蚕，觀察人員可以同時從顯示體積周圍的任何點看到半空中的視覺內(nèi)容，并從該體積接收聽覺和觸覺反饋狂丝。(1) 基于聲鑷技術(shù)换淆，使用超聲波輻射力捕獲粒子(聲鑷可以 ...
對動態(tài)的光學(xué)散射介質(zhì)內(nèi)部成像(如人體組織)是生物醫(yī)學(xué)光學(xué)領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)。 在過去的幾十年里美侦，研究人員已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的技術(shù)手段來不同程度的應(yīng)對這一挑戰(zhàn)产舞。其中包括共聚焦和非線性顯微技術(shù)(現(xiàn)在可以以亞細(xì)胞分辨率對1毫米深的組織成像)、新型波前整形菠剩、飛行時間漫射光學(xué)(TOF diffuse optics)易猫、光聲技術(shù)(成像深度擴展到厘米級,分辨率較低)等。動態(tài)散射樣品(由熱變化和細(xì)胞運動引起的微觀運動)的光學(xué)散射特征會隨時間快速變化具壮，為有效的活體深層組織成像帶來了挑戰(zhàn)准颓。一種可行的策略是直接測量散射樣品的內(nèi)部動態(tài)，利用這些動態(tài)變化來輔助成像棺妓。例如攘已，在此類方法中，主要目標(biāo)不是形成基于強度的光吸收或熒光發(fā) ...
息圖形成了與散射表面分離的點怜跑。相反样勃，立體顯示器可具有與圖像點位于同一位置的散射表面。術(shù)語“立體顯示”用于描述“允許從物理體積內(nèi)的一組局部和特定區(qū)域產(chǎn)生性芬、吸收或散射可見輻射”的設(shè)備峡眶。美國光學(xué)學(xué)會的顯示技術(shù)技術(shù)小組提出了對這個定義的改進(jìn)，它指明立體顯示器具有與光散射(或吸收和生成)表面位于同一位置的圖像點植锉。這種微妙的區(qū)別突出了立體顯示器的雕塑般的物理性和如何產(chǎn)生其呈現(xiàn)“深度而不是深度線索”的獨特能力辫樱。在立體系統(tǒng)中，我們知道只有三種這樣的顯示器已在自由空間中得到成功演示：誘導(dǎo)等離子體顯示器(induced plasma display)俊庇、改進(jìn)的空氣顯示器和聲學(xué)懸浮顯示器狮暑。等離子顯示器尚未展示RGB顏 ...
色光的非彈性散射，是一種可以用來識別特定化學(xué)鍵的強大技術(shù)辉饱。當(dāng)入射光子和化學(xué)分子相互作用時搬男，就會發(fā)生光子散射。大多數(shù)散射光子是由瑞利散射(一種彈性散射形式)產(chǎn)生的彭沼，并且與激發(fā)激光具有相同的波長止后。一小部分被散射的光子是由稱為拉曼散射的非彈性散射過程產(chǎn)生的。雖然與瑞利散射光子相比，光子的數(shù)量相對較少译株，但這些光子的波長和強度攜帶有關(guān)特定化學(xué)鍵存在的定性和定量信息瓜喇。在給定的拉曼光譜中，出現(xiàn)在特定波數(shù)位置的一組峰可以被描述為識別特定化學(xué)物質(zhì)的“指紋”歉糜，同時乘寒，峰的高度可以與這種化學(xué)物質(zhì)的濃度有關(guān)。多組分分析是拉曼光譜的應(yīng)用之一匪补。在過去的二十年里伞辛，許多研究小組提出了光學(xué)拉曼裝置，專門設(shè)計來提高該技術(shù)測量多組分 ...
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