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双光子衍射光学元件成像摘要:双光子成像已经成为神经电路光学监测的一种有用的工具,但它需要较高的激光功率和对样本中每个像素的串行扫描。这导致成像速率慢,限制了对神经元活动等快速信号的测量。为了提高双光子成像的速度和信噪比,我们对双光子显微镜进行了简单的改进,使用了一个衍射光学元件(DOE),它将激光束分成几个小束,可以同时扫描样品。我们通过增强新皮层大脑切片神经元动作电位双光子钙成像的速度和灵敏度,证明了DOE扫描的优势。DOE扫描可以很容易地提高双光子和其他非线性显微技术对时变信号的检测。我们将一个DOE放置在与物镜和检镜后孔径共轭的平面上(图1A)。这个元件在光程中被望远镜跟随,这是确保从D ...
ight3D双光子聚合激光直写技术能实现67nm超高分辨率3D打印?Microlight3D是一家生产用于工业和科学应用的高分辨率微尺度2D和3D打印系统的专业制造商。MicroFAB-3D光刻机是该公司于2019年推出的第一台紧凑台式双光子聚合系统,一经推出便得到客户的广泛好评。 MicroFAB-3D基于双光子聚合激光直写技术,可在各种光敏材料上制造出蕞小尺寸可达67nm的二维和三维特征结构,兼容各种聚合物,包括生物兼容性材料、医用树脂和生物材料,为微流控、微光学、细胞培养、微机器人或人造材料领域开辟了新的前景。双光子聚合激光直写,也称双光子3D打印,基于“双光子吸收效应”, 可以将反应区 ...
MEMS在双光子显微镜中的应用双光子显微镜是一种结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术一种新技术。为了不损伤细胞,双光子显微镜使用了高能量锁模脉冲激光器,因该激光器具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脉冲宽度只有100飞秒,而其频率可以达到80至100兆赫。不仅如此,双光子显微镜检测效率高、易穿透标本、对细胞毒性小、只在焦平面上才有光漂白和光毒性,这也使得显微镜在观察厚标本、活细胞、定点光漂白实验上起着积极的作用。随着科学技术的发展和社会的进步,人们对仪器设备的各项性能提出了更高的要求,科技工作者也投入于研发新产品和新技术。在国家自然科学基金委重大科研仪器研制专项“超高时空分辨微型化双光 ...
间光调制器在双光子/钙离子成像中的应用一、引言双光子成像是利用双光子吸收的一种成像技术,双光子吸收是指原子或分子在时间和空间上同时吸收两个光子而跃迁到高能级的现象。因此反应概率远小于一般的单光子吸收,它的几率正比于光强度的平方。神经元钙成像(calcium imaging)技术的原理就是借助钙离子浓度与神经元活动之间的严格对应关系,利用特殊的荧光染料或者蛋白质荧光探针(钙离子指示剂,calcium indicator),将神经元当中的钙离子浓度通过双光子吸收激发的荧光强度表征出来,从而达到检测神经元活动的目的。美国Meadowlark Optics公司专注于模拟寻找纯相位空间光调制器的设计、开 ...
绕锥形光纤的双光子激发点被扫描。产生的荧光可通过未脱膜的PMT(显微镜PMT)和补片光纤远端的光纤PMT检测。Ls,透镜系统;F1和F2,带通荧光滤波器;L2,镜头。c,在PBS-荧光素溶液中,随着NAs的增加锥形光纤的典型ξT(x,y)集合字段(每个字段归一化到其zui大值);比例尺,500µm。d,比较在pbs -荧光素溶液中扫描的双光子荧光光斑采集的光子数(像素停留时间,3.2µs),内嵌扁平切割光纤与NA = 0.66, ψ = ~4°的锥形光纤;FF图中的等值线显示锥形光纤收集到的zui大光子数。比例尺,500µm。e, NA-0.66 锥形光纤在pbs -荧光素溶液中的光子收集的等 ...
于使用的独立双光子源,该纠缠源基于台式设计,将温度可调的PPLN波导晶体与波长稳定的激光源结合在一起,可在室温下使用。其仅用5mW的泵浦功率,在C波段产生正交偏振的频率纠缠光子,光子数超过250000光子/秒。其在周期性极化铌酸锂ppln波导(准相位匹配-QPM)中,通过自发参量下转换(SPDC)产生纠缠光子对,是量子信息技术的理想选择。通过USB接口和专有软件接口控制激光泵浦功率和晶体内部温度,以高精度调整相位匹配。我们同时还提供DLL文件以方便您使用LabVIEW,C++,Visual basic等语言进行控制或二次开发。本次实验我们将验证其偏振性。除了必要的光子源,我们还需要单光子探测器 ...
聚焦显微镜或双光子显微镜)结合使用等特点,近年来已经广泛应用于生物学、医学研究和生命科学等相关领域。那么,FLIM是如何实现如此强大的功能呢?FLIM的首要任务就在于测量荧光寿命(Fluorescence lifetime, FL),待测物体被一束激光激发后,该物体吸收能量后,从基态跃迁到某一激发态上,再以辐射跃迁的形式发出荧光并回到基态。将激发光关闭后,分子的荧光强度也将随时间逐渐下降。假定一个无限窄的脉冲光(δ函数)激发n0个荧光分子到其激发态,处于激发态的分子将通过辐射或非辐射跃迁返回基态。假定两种衰减跃迁速率分别为Γ和Knr,则激发态衰减速率可表示为:其中n(t)表示时间t时激发态分子 ...
峰值光强超过双光子激发的阈值。这提供了固有的3D分辨率,并消除了对有损耗的共聚焦孔的需要。然而,这两种技术都受到实际成像中的需要取舍的负面影响,例如以捕获代谢过程所需的帧率在组织内部进行更深层次成像的能力。此外,由于显微镜光学器件的像差,或者更隐蔽地,由样品组织本身的光学性质,分辨率可能会受到负面影响。Sandström解释说,将声光偏转器(AOD)运用在共聚焦显微镜中,代替传统的振镜扫描激光来解决这些限制。在声光结构中,声波被应用于某些类型的光学透明材料,如晶体,引起材料折射率的变化。这种折射率的变化使穿过材料的光发生偏转。通过应用时变声波,偏转角度可以迅速改变,允许快速和精确的扫描激光束。 ...
多光子MPE内镜临床应用及展望多光子显微镜是一种无标签技术,其价值在于能够以高分辨率和实时成像未处理的生物组织。多光子内窥镜(MPE)有望使该方法在临床应用中可行,通过在肿瘤切除过程中实现实时边缘评估来改善医生和患者的结果。为了测试我们的双模式、双放大倍率内窥镜的成像和诊断能力,我们从啮齿动物组织中获得了体内和体外图像,而不使用外源对比剂。在图1中,通过使用这两种模式,我们能够在从荷瘤小鼠肺叶获得的离体图像中识别正常和异常组织区域:大FOV反射/散射使我们能够检查整个组织表面,并识别具有不同表面形态的感兴趣的部位,表明组织健康的各种状态。切换到多光子模式后,我们获得了更高的H&E。图1 ...
学信息,包括双光子/三光子显微成像、光镊、自适应光学、湍流模拟、光计算、光遗传学和散射介质成像等应用。 这些应用需要能够轻松快速地改变相干光束波前的调制器。 通过将液晶材料的电光性能特征与基于硅的数字电路相结合,Meadowlark Optics 现在提供了高分辨率的 SLM,这些 SLM 还具有物理紧凑性和高光学效率。图一:紧凑的HSP1K(1024×1024)系列和E19×12(1920×1200)系列SLMMeadowlark Optics 的硅基液晶 (LCoS) 空间光调制器 (SLM) 专为纯相位应用而设计,并结合了具有高刷新率的模拟数据寻址。 这种组合为用户提供最快的响应时间和高 ...
学材料中产生双光子吸收。只有发生双光子吸收的微小体积内才会变成固体,从而提供了一种创建高分辨率3D元素的方法。虽然这种3D直接激光打印已经使用了一段时间,但在光纤尖端上制造如此小的光学器件时,很难获得正确的比例和对齐。“在开始制造过程之前,我们能够通过执行高精度的2D和 3D模拟实验来克服这一障碍,” Lightmant说。“此外,我们必须仔细考虑如何将光学元件相互集成,然后将其与光纤芯对齐。”在基于模拟进行周密规划后,研究人员使用商用3D直接激光写入系统和高光学质量光敏聚合物打印出直径为60微米、单模端部高110微米的110微米高光学器件光纤。该设备包括一个用于光准直的抛物面透镜和一个扭曲光 ...
要求更高,如双光子激发荧光和二次谐波产生(SHG)显微镜,需要一个单一的激发光束。早期大多数CARS显微镜使用了两个独立的电子同步皮秒Ti:sapphire振荡器,导致系统非常庞大和复杂。这很快就被目前单频CRS显微镜中的“金标准”所取代,该标准由皮秒Nd:YVO4振荡器同步泵浦光学参数振荡器(OPO)组成,这种激光系统的复杂性促使人们进行了密集的研究,旨在大幅减少占地面积和价格,同时提高可靠性,其主要是通过光纤格式架构。一类系统是基于飞秒Er:光纤振荡器在1550 nm,播种一对掺铒光纤放大器,其中一个是高度非线性光纤。通过对厚SHG晶体中的两个脉冲序列进行频率倍增和频谱压缩,可以合成775 ...
SRS允许与双光子显微镜类似的本征光学切片,消除了共聚焦针孔的需要。这对于厚组织样本的成像尤其有用。表1.自发拉曼散射与相干拉曼散射的比较自发拉曼散射SRS单光子过程多光子过程极慢成像(>20分钟/帧)快速成像,可达(30 fps)无固有z分辨率光学切片可见光/紫外光束激发增强散射激发与近红外光束增强成像深度易受背景荧光影响对背景荧光免疫全光谱选定的光谱信息表2.CARS和SRS的比较CARSSRS参数化过程能量传递过程新光频信号透射激励光束的强度增益和损耗非特定的非共振背景无非共振背景扭曲的光谱与自发拉曼光谱相同相干图像伪影信号是物体与点扩散函数的卷积非线性浓度依赖性线性浓度依赖性CA ...
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,如共聚焦或双光子荧光,通过使生物组织在生理条件下的高分辨率成像成为可能,已经彻底改变了生命科学。激光扫描通常是用一对振镜或声光调制器来完成的。在这些扫描模式中,通过以光栅方式逐点逐行移动激光束来重建图像。这种方法的缺点是时域分辨率受到扫描器有限响应时间的限制。即使有可能提高设备的扫描速度,也会出现一个更基本的限制。为了以更短的每像素停留时间(即光束停留在样品中某一点并从该点收集光信号的时间)来维持足够的荧光信号,通常需要增加激光强度。然而信号采集的速率受到存在的发色团分子的数量和它们被激发的频率的限制。因此即使在完全没有光损伤的情况下,激发强度也不能不断增加以实现更快的扫描或更短的停留时间, ...
自发下变频的双光子源。TPS_1550_type_II采用波导周期性极化铌酸锂(WG-PPLN)晶体,用于产生光子对。波导- ppln的转换效率比任何块状晶体都高2到3个数量级,并确保与单模光纤的高效耦合。0型和II型双光子的产生三.应用特点特点:▪ 自由模式 & 门模式▪ 集成电子计数▪ 校准后 QE可达 30%▪ TTL和NIM信号兼容▪ 暗记数 < 800 cps▪ 软件可远程控制▪ 最小死时间 100 ns▪ 冷却板兼容欧盟/美国▪ 外部触发频率:可达100 MHz▪ DLL 文件库 : Python, C++, LabVIEW应用方向:▪ 量子通信▪ 盖革模式激光雷达▪ ...
质中的成像,双光子/三光子显微成像,光遗传学,全息光镊(HOT),脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于生物成像及微操纵的工程中。图1. Meadowlark 2022年最新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在STED超分辨中的技术介绍普通的远场荧光显微镜,使用聚焦的远场光束照射荧光分子,由于衍射效应的存在,样品上形成一个有限尺寸的光斑,光斑之内的荧光分子全部被激发并发出荧光。因此光斑内的样品的细节特征无法被分辨,激发光斑的尺寸难以改变,但如果可以使光斑内周围区域的荧光分子处于某种暗态而不发光,那么探测器只 ...
质中的成像,双光子/三光子显微成像,光遗传学,全息光镊(HOT),脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年最新推出1024 x 1024 1K刷新率SLM一、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜(SMLM)中,通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置,从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制,在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像 ...
Mirrorcle MEMS扫描镜技术概述(2)独特的四象限倾斜性能几年前,MirrorcleTech的无框架技术还处于发展的早期阶段,在一代ARIMEMS1到ARIMEMS6中制造的所有设备都是单象限(1Q)或单向类型设备。这指的是每个轴(仍然是两轴或双轴2D设备)能够使镜子从静止位置(0°)偏转到一边(例如+8°),但不能偏转到另一边(例如-8°)。因此,典型的一象限(1Q)设备实现了X轴上0°到+8°的机械倾斜,Y轴上0°到+8°的机械倾斜。今天,在MEMS镜面行业的产品中,所有设备类型都提供四象限(4Q)光束转向能力,通常允许整体更大的总尖端/倾斜角度(两个轴)。四象限器件的线性化驱动 ...
质中的成像,双光子/三光子显微成像,光遗传学,全息光镊(HOT),脉冲整形,光学加密,量子计算,光通信,湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年最新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜(SMLM)中,通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置,从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制,在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成 ...
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