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突破光学不变量的桎梏：ULTRA 显微镜系统与 ALCOR 飞秒激光器在跨尺度神经成像中的协同创新摘要在系统神经科学领域，实现活体状态下对大脑皮层进行超宽视场（Ultra-wide Field of View, FOV）与高分辨率并存的双光子成像，一直是光学工程与生物学交叉领域的重大挑战。传统的双光子显微镜受限于 Smith-Helmholtz 不变量，难以在保持高数值孔径（NA）的同时实现大视场成像，且深层组织成像常面临严重的像差与信号衰减问题。本文基于中国科学院苏州医工所、 Imperial College London 等团队近期发表于 Light: Science & Appl ...
光纤色散原理简介摘要：光信号通过光纤传输引起光信号畸变、脉冲展宽。由于光信号能量是由不同频率和模式成分共同承载的，因而引起色散的原因与机理也是多方面的。色散的主要机理与类型包括：多模光纤的模式色散（或称模间色散）；由于光纤材料固有的折射率对波长依赖性而产生的波导色散；以及单模光纤中两种不同偏振模式传输速度不同而引起的偏振色散。一、模间色散多模光纤中，即使对同一波长，不同传输模式仍具有不同的群速度，即传播速度不同，由此引起的脉冲展宽，称为“模间色散”。模间色散引起的脉冲展宽是各种色散因素中影响严重的一种。并且，传输的模式越多，脉冲展宽越严重。模间色散是发生在多模光纤和其他波导中的一种信号畸变机制 ...
拉曼探测技术分类与发展1. pmt和mcpS在20世纪40年代，pmt首次被用作拉曼实验的光敏弱光探测器。门控只能通过外部触发脉冲来实现，在20世纪60年代，pmt被用于门控受激光散射识别，为未来的TG拉曼探测器铺平了道路。后来的mcp使热重测量达到飞秒范围。在这种检测布置中，使用微通道板将图像增强器置于光电二极管阵列的前面。图像增强器的线性问题限制了它们与热重测量装置相结合的适用性。通过强化光电二极管阵列可以进一步提高灵敏度。原则上，mcp是真空管组件中的电子倍增器，它将入射电荷倍增到二次发射。由于有许多通道允许空间分辨率，mcp可用于解决时间延迟。它们还能够在MHz区域快速切换，使其适用于 ...
门控拉曼技术的优势近年来，超灵敏和快速探测器的研究重点集中在门控和增强电荷耦合器件(ICCDs)或CMOS单光子雪崩二极管(SPAD)阵列上，它们也适用于TG RS, SPAD阵列具有更高的灵敏度，与门控ccd相比具有更好的时间分辨率，并且不需要过多的探测器冷却。传统拉曼光谱(RS)的致命弱点是样品诱导荧光发射。这是一个竞争现象，发生在相对较弱的拉曼散射下，并且可以模糊整个拉曼光谱，使材料的识别或量化成为不可能。解决这一问题的有效方法是时间门控(TG)，这是信号处理中常用的一种技术。热重光谱的目的是测量特定时间段内的信号，从而实现对瞬态过程的监测。早在20世纪70年代，随着科学家们在测量过程中 ...
D7点衍射激光干涉仪用于测量介观显微物镜的检测方案介观物镜，因其具有复杂的光学结构和出色的像差优化，可以实现高NA和超大成像 FOV，显著提高光学显微镜成像通量的特点而被人们熟知。介观显微物镜可用于广域成像系统、激光共焦扫描成像系统和双光子成像等系统，具有重要的研究意义。本文介绍了一种用D7点衍射激光干涉仪测量介观显微物镜的检测方案，具体方案如下图所示：1.光源部分1. D7系统的光源为连续波(CW)单模(SLM)激光器：具有不同波长的相干性，覆盖了激光器的工作光谱范围包括:480 nm, 532 nm, 633 nm, 830 nm, 1030 nm。2. 激光器是光纤耦合的，可以通过光纤插 ...
用二次谐波色散扫描表征超短激光脉冲（本文译自Characterizing ultrashort laser pulses with second harmonic dispersion scans，Ivan Sytcevich, Chen Guo, Sara Mikaelsson, Jan Vogelsang, Anne-Lise Viotti, Benjamín Alonso, Rosa Romero, Paulo T. Guerreiro, Anne L’Huillier, Helder Crespo, Miguel Miranda, and Cord L. Arnold）1.介绍超短激光 ...
波长为8~12μm的长波红外量子级联激光器量子级联激光器(QCL)是少数能够服务于这一重要光谱范围的光源之一。由于其独特的电气操作和微型尺寸，qcl可以包含在紧凑、便携、坚固的系统中，这些系统可能价格低廉，可在任何基于半导体的平台上进行现场部署，易于使用。当前低波长红外区域的激光器性能开始与中波红外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能相媲美，传统上，中波红外(MWIR， λ = 3-5μm)的性能更为成熟，因为高功率MWIR器件由于需要IRCM解决方案而得到了强劲的发展。目前LWIR的性能可以提供瓦特级的输出功率，在z佳情况下具有两位数的电光转换效率。高性能LWIR器件的z大挑战并不容易通 ...
超宽带(3.3 - 12.5µm)单栈量子级联增益介质自二十多年前发明以来，QC激光器由于其紧凑性，稳健性和高性能(高输出功率，可调性和波长可定制性)而成为许多实际应用中备受追捧的中红外源。然而，有光谱应用(如生物学)，其中分子的吸收特征是广泛的，因此需要单一激光源的宽波长可调性。为了实现广泛的可调性，已经报道了各种方法，如所谓的“绑定到连续体”和“连续到连续体”设计，以及多个增益介质的堆叠。在这里，我们通过设计一种单堆栈增益介质来实现宽增益发射，该介质结合了QC激光器中两个相对较新的、不同的带结构设计概念:注入器基态与上激光态的超强耦合和超短注入器区域。图1我们的活动岩心设计(图1(a))采 ...
高功率螺旋腔量子级联超发光发射器量子级联(QC)器件在中红外中表现出潜在的超发光光源。然而，由于子带间跃迁的非辐射载流子寿命短，导致自发辐射较低，因此在QC器件中实现毫瓦的超发光(SL)功率是具有挑战性的。在2 mm长的法布里-珀罗腔中用湿蚀刻面代替一个镜面，在10 K下的峰值光功率为25 μW。光功率不足阻碍了这种光源的实际应用。虽然存在强大的宽带QC激光器，但激光引起的长相干长度会降低OCT系统中的图像分辨率。zui近，通过采用带有Si3N4抗反射涂层的圆形湿接后面和17°倾斜劈裂前面，在250 K下实现了~10 mW的峰值SL功率。然而，这些发射器的长度为8毫米，这限制了这些设备的紧凑性 ...
基于“两步”耦合的宽电压可调量子级联激光器在之前的研究中，基于反交叉垂直和对角跃迁以及光子辅助对角跃迁的主流QC激光器设计的电压可调性，所有设计都显示电压可调的EL。然而，基于反交叉垂直跃迁和光子辅助对角跃迁的激光器不能在阈值以上调谐，而基于反交叉对角跃迁有源区的激光器在80 K时的调谐范围在阈值以上约30 cm−1，远小于EL在相同电压范围内的60-70 cm−1。激光器调谐范围小的原因在于驱动电子穿过有源区的受激辐射在传统的QC激光器设计中，大部分电子都聚集在z低注入态和z高激光态。在阈值以下，电子主要通过纵向光学LO声子散射穿越有源区。在阈值以上，随着腔内的光强变得越来越强，电子通过受激 ...
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