基于受激拉曼散射顯微鏡的高靈敏度無標記生物醫學成像技術背景：因為各種化學鍵有其特征頻率，使得基于紅外吸收和拉曼散射的振動顯微術可被用作為無標記對比度機制。然而使用長波長的紅外顯微鏡的分辨率不夠，使用短激發波長的自發拉曼散射顯微鏡盡管有高分辨率，但是其靈敏度不夠，成像速度不足。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拉曼散射顯微鏡，但是因為非共振背景的存在，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，隨后在許多光譜研究中得到廣 ...

中，阻斷瑞利散射，并將拉曼信號傳輸到光譜儀中，長通濾光片是測量斯托克斯分量的常用濾光片。但是隨著入射角度的增大，邊緣截止波長會出現藍移，且隨著入射角的增加，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。如下圖1a所示，入射角增大到30°時邊緣藍移約20 nm，且s偏振和p偏振表現出了7 nm的分裂，說明不適用于可調諧激發。圖1b所示的TLP濾光片可在0-60°范圍內偏轉并不降低邊緣陡度，且在全量程范圍內提供OD>6的光密度和90%以上的傳輸，可調諧波長可覆蓋400-1100 nm，很適合于可調諧激光光源拉曼測試。圖1如下圖2a所示，一個超連續激光光源（400-2400 n ...

特定偏振態的散射光通過。偏振光耦合進光纖后，光纖受外部環境影響會改變其中背向散射光的偏振態，能夠經過檢偏器的光就發生了變化。就可以據此探測光纖的擾動傳感。從應用上來看，POTDR主要是測量與光纖中光波偏振態有關的物理量，在電壓測量、持續振動、快速擾動及光纖中偏振模色散測量中有所應用。利用光纖的二階橫向電光效應，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。電壓會引起光纖中光波偏振態的變化。光纖在彎曲成螺旋形時，離線路越遠，螺紋間距越大，高頻率的振動測量，使用POTDR也是不錯的選擇。基于頻譜分析的POTDR系統具有靈敏度高，對外界干擾反應及時、抗噪能力強，可測量頻率高達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、靈敏度和成像速度。在對細胞內部進行成像時，信噪比提高了 35%。結合亞波長分辨率和高靈敏度(提升14%)，可以看到原本會被散粒噪聲掩埋的生物特征。利用量子關聯可以避免光致損傷。消除了相干拉曼顯微鏡和更廣泛的高性能顯微鏡進一步發展的根本障礙。原理解析：（1）借助壓縮態光場的光學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合，可以實現突破散粒噪聲限制的成像效果。顯微鏡采取倒置結構，集成了傳統明場成像和量子增強受激拉曼成像(如圖1a)。選用近紅外波長減小生物樣品的激光吸收和光損傷。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)。以 π?2 的相移增量，記錄與各個相移相關的四個強度幀，利用四個強度圖像，將入射場和散射場的幅度從相位信息中解耦，并獲得與樣本相關的定量相位圖(見圖2b)。由于 SLIM 是共軸光路，相位測量在幾分之一納米路徑長度內非常穩定。 相襯顯微鏡采取白光照明，SLIM 圖像沒有散斑，從而具有亞納米空間光程靈敏度。 這些屬性使 SLIM 非常適合在載玻片上成像病毒顆粒的挑戰性任務。 圖2c說明了與傳統相差顯微鏡相比，SLIM 中對比度的顯著提升。（3）分辨率提升：由于成像系統的分辨率只有約335nm，而本文所用的單個病毒的平均直徑小于150nm，所以需要通 ...

，光的吸收和散射都很弱，由細胞厚度或折射率變化來改變入射光波的位相分布。而人眼只能感受光強的變化，不能辨別位相變化。 解決這一困難需要將位相變化轉化為強度的變化。生物學家采用對透明細胞的染色技術達到這一目的。但是，染色會對細胞的健康、結構等帶來一系列影響，使得我們不能在顯微鏡下如實的觀察細胞的生命過程。Zernike發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系，將空間的位相變化轉換成人眼可觀測的強度變化，使得透明相位物體無需染色即可清晰的觀察其內部細節。然而，相襯顯微鏡只能定性觀察，不能得到定量的結果。定量結果需要定量相位成像。定量相位成像最近已成為一個活躍的領域，并 ...

積方法基于光散射、發射或吸收表面。它們在顯示器周圍的任何地方提供不受限制的可見性，并且可以使用旋轉表面(主動或被動)、等離子體、空氣顯示器和光泳阱來創建。然而，這些方法不能重建聲音和觸覺。迄今為止報道的聲學懸浮顯示器僅展示了以降低的速度控制減少的點數，并且不涉及觸感或可聽見的聲音。技術要點：基于此，英國薩塞克斯大學的Ryuji Hirayama等人提出了一種多模聲阱顯示(multimodal acoustic trap display, MATD)，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容，并從該體積接收聽覺和觸覺反饋。(1) 基于聲鑷技術，使用超聲波輻射力捕獲粒子(聲鑷可以 ...

對動態的光學散射介質內部成像(如人體組織)是生物醫學光學領域的核心挑戰。 在過去的幾十年里，研究人員已經開發了各種各樣的技術手段來不同程度的應對這一挑戰。其中包括共聚焦和非線性顯微技術(現在可以以亞細胞分辨率對1毫米深的組織成像)、新型波前整形、飛行時間漫射光學(TOF diffuse optics)、光聲技術(成像深度擴展到厘米級,分辨率較低)等。動態散射樣品(由熱變化和細胞運動引起的微觀運動)的光學散射特征會隨時間快速變化，為有效的活體深層組織成像帶來了挑戰。一種可行的策略是直接測量散射樣品的內部動態，利用這些動態變化來輔助成像。例如，在此類方法中，主要目標不是形成基于強度的光吸收或熒光發 ...

息圖形成了與散射表面分離的點。相反，立體顯示器可具有與圖像點位于同一位置的散射表面。術語“立體顯示”用于描述“允許從物理體積內的一組局部和特定區域產生、吸收或散射可見輻射”的設備。美國光學學會的顯示技術技術小組提出了對這個定義的改進，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。這種微妙的區別突出了立體顯示器的雕塑般的物理性和如何產生其呈現“深度而不是深度線索”的獨特能力。在立體系統中，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：誘導等離子體顯示器(induced plasma display)、改進的空氣顯示器和聲學懸浮顯示器。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鍵的強大技術。當入射光子和化學分子相互作用時，就會發生光子散射。大多數散射光子是由瑞利散射(一種彈性散射形式)產生的，并且與激發激光具有相同的波長。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生的。雖然與瑞利散射光子相比，光子的數量相對較少，但這些光子的波長和強度攜帶有關特定化學鍵存在的定性和定量信息。在給定的拉曼光譜中，出現在特定波數位置的一組峰可以被描述為識別特定化學物質的“指紋”，同時，峰的高度可以與這種化學物質的濃度有關。多組分分析是拉曼光譜的應用之一。在過去的二十年里，許多研究小組提出了光學拉曼裝置，專門設計來提高該技術測量多組分 ...