飞秒激光在生物学方面的应用1.飞秒激光特点1960 年 7 月，美国人 Mahaan 博士研究出世界上第一台激光器(红宝石激光器)。激光作为一种新型的光源具有以往光源所不具有的一系列优点，如高强度、高方向性、高单色性、高相干性。此后，激光技 术得到了飞速发展，其中一个重要方向就是向输出脉宽越来越窄的脉冲方向发展。到目前为止，脉冲持续时间已由纳秒(ns)、皮秒(ps)压缩至飞秒(fs)，甚至至阿秒(as)级。故飞秒激光的脉冲持续时间远短于热平衡时间(10−12 s 数量级)，所以在与物质作用时，飞秒激光注入的能量被集中在一个空间极小的范围内， 其能量几乎不会被传递到直接作用区以外，对作用区周围的 ...
ng)”或“渐晕(vignetting)”的限制都会存在。裁剪的实际效果是必须像电视一样观看全息图。也就是说，对于有限尺寸的全息图，可实现的z佳面内视角是围绕显示表面有360°。然而，任何单个图像点周围的z大视角都小于 360°，并且随着图像点远离全息显示表面而迅速减小。而自由空间立体显示器在任何深度的每个图像点周围都具有360° 的平面内视角。裁剪几乎排除了与未来三维显示器相关的几乎所有显示几何特性，包括长焦投影、高沙盘和环绕观察者或其它物理对象的图像。这些困难的出现是因为全息图形成了与散射表面分离的点。相反，立体显示器可具有与图像点位于同一位置的散射表面。术语“立体显示”用于描述“允许从物 ...
博览：2018 Science使用衍射深度神经网络的全光机器学习技术背景：深度学习是发展最快的机器学习方法之一，它利用在计算机中实现的多层人工神经网络对数据的表示和抽象进行数字化学习，并执行高级任务，与人类专家的表现相当甚至优于人类专家。深度学习的最新应用进展主要包括医学图像分析、语音识别、语言翻译、图像分类等。除了这些主流应用之外，深度学习方法也被用于解决逆成像问题。当前不足：当前的深度学习框架主要是在计算机中训练及执行的，而受限于摩尔定律接近其物理极限，硅基计算机的性能增长已经逐渐达到不可持续的水平，急需新一代的计算模式。文章创新点：基于此，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)Aydogan ...
博览：2021Light Sci Appl植物细胞的脱水推动细胞核旋转用于实现3D相衬层析成像技术背景：透明生物样品的光学显微镜成像可以大体分为无标记和有标记这两类。两者都致力于产生一种对比度机制，以实现所用波长照明下透明样品结构的可视化。基于标记的成像依赖于染色剂和各种造影剂在某些感兴趣的结构处产生荧光。无标记成像是非侵入性的，以特异性为代价简化了样品制备，并避免了造影剂的任何可能的毒副作用。定量相位成像是无标记成像的一种，它依赖样品和周围介质的相位差(表现为折射率差)对透明结构成像。数字全息就是这样一种常用的无标记手段，样品的数字全息图可以在焦平面外采集，然后在后处理中通过数值求解模拟波前 ...
全息AR：不是你祖父辈时代的全息在现实世界中，当我们看到一个物体时，实际上是我们的眼睛接收到了该物体反射的光，即光的波前。波前包含我们的眼睛可以解释的关于光波的亮度、颜色和距离(相位)特性的复杂信息，这使我们能够在三维中感知物体。相比之下，当我们看显示屏时，我们看到的是显示器的各个像素从二维平面发出的光(即使这些像素小到我们的眼睛无法感知)。全息图旨在复制物体在真实世界中反射光的效果。从本质上讲，今天的全息图由计算机生成的波前副本组成，该副本从显示屏投影或投影到透明面板上，使用干涉图案模仿来自物体的真实世界波前，从而使2D投影呈现3D效果。在全息图的早期，带有特殊涂层的照相底片用于记录波前的幅 ...
博览：2021Nature Biomedical Engineering基于机械臂的扫描仪对无外界支撑的个体眼睛无接触OCT成像技术背景：光学相干层析(OCT)在眼科成像中扮演重要的角色，但是使用条件苛刻。OCT的使用彻底改变了用于眼部内科和外科医疗的诊断成像手段。眼科医务人员现在通常使用OCT来检测各种常见的眼部疾病，包括与年龄相关的黄斑变性(macular degeneration)、糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy)、青光眼(glaucoma)和角膜功能障碍(corneal dysfunction)。事实上，自OCT出现以来，它就在定义这些疾病的诊断标准和推动治 ...
Nature Methods:基于深度学习和光场显微镜的实时生物动力学体积重建技术背景：因为在长时间跨度内对三维组织中毫秒级的瞬态细胞活动进行观察是生物学经常要面对的问题，所以，如何从目标中提取更多的时空信息是生物学中反复出现的挑战。目前已有几种成像技术，包括落射荧光和平面照明方法，可以以高空间分辨率对活体样本在三个维度进行成像。然而，它们需要记录大量二维图像来产生三维体积，并且时间分辨率因相机需要采集多帧而受到影响。光场显微镜 (light-field microscopy, LFM) 已成为瞬时体积成像的首选技术。它通过将瞬态三维光场信息记录在单个二维相机帧上，然后通过后处理恢复三维光场分 ...
这样可以防止渐晕。因此，激光扫描过程不仅决定了FOV（field of view），而且对整个扫描区域的激发效率也有显着影响。最简单的多光子显微镜版本是单焦点扫描感兴趣的区域的MPLSM系统。虽然已经报道了许多多焦点 MPLSM 系统，但我们首先以单焦点系统为例来说明光束传输到样品的问题。然后，我们将讨论范围扩大到包括多焦成像技术，并讨论由此类系统引入的一些独特问题。5.2单焦点系统在这里我们将重点介绍将轴向扫描与横向扫描解耦的系统。在该系统中，3维体积图像是通过横向平面的顺序扫描来收集的，横向平面垂直于光轴。因此，横向扫描是成像的关键。为了使物平面上的焦点横向偏转，在物镜后背孔处对准直激发光 ...
为平面，且无渐晕存在。线性成像物镜还应具有像方远心光路．在透镜前扫描系统中，入射光束的偏转位置（扫描器位置）一般置于物镜前焦点处，构成像方远心光路，像方主光线与光轴平行。如果系统校正了场曲，就可在很大程度上实现轴上、轴外像质一致，使像点精确定位，而且提高了边缘视场的分辨率与照度的均匀性。相关文献：《几何光学 像差 光学设计》（第三版）——李晓彤 岑兆丰更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传 ...
多光子显微镜设计实用指南（6）3.2b泵浦源市场上已经有许多供应商能够生产已包含一站式光纤耦合激光泵浦源的模组（Apollo Instruments,IPG, QPC Lasers, nLight等）。一般来讲，泵浦激光要占整个KGW振荡器成本的三分之一到二分之一。许多的商业的泵浦激光宣称中心波长为976nm，带宽2-5nm。Yb:KGW在981nm附近有很窄的吸收线，如果让泵浦激光的工作温度在它的标称温度的上限，可以发射出981nm的激光，从而极大的提升振荡器的性能。本文的示例振荡器为25W光纤耦合模组（纤芯直径200um）发射980nm激光（F25-980-2, Apollo Instru ...
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