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射的方式回到基态，其余位于激发光斑中心的被激发电子则不受损耗光的影响，继续以自发荧光的方式回到基态。由于在受激发射过程中所发出的荧光和自发荧光的波长及传播方向均不同，因此真正被探测器所接受到的光子均是由位于激发光斑中心部分的荧光样品通过自发荧光方式产生的。由此，有效荧光的发光面积得以减小，从而提高了系统的分辨率。STED显微术能实现超分辨的另一个关键在于受激发射与自发荧光相互竞争中的非线性效应。当损耗光照射在激发光斑的边缘位置使得该处样品中的电子发生受激发射作用时，部分电子不可避免地仍然会以自发荧光的方式回到基态。然而当损耗光的强度超过某一阈值之后，受激发射过程将出现饱和，此时以受激发射方式回 ...
子吸收能量从基态跃迁到某个激发态，再以辐射跃迁的方式发出荧光回到基态。激发停止之后，分子激发出的荧光强度降到激发最大强度时的1/e所需的时间被称为荧光寿命，它表示粒子在激发态存在的平均时间，一般被称为激发态的荧光寿命。荧光寿命仅仅与荧光物质自身的结构和其所处的微环境的极性和粘度等条件有关，而与激发光强度、荧光团浓度无关，因此通常来说是绝对的。通过测定荧光寿命，我们可以直接了解所研究的体系所发生的变化，了解体系中许多复杂的分子间作用过程。时间相关单光子计数法（TCSPC）是目前测量荧光寿命的主要技术，其工作原理如下图所示：使用一个窄脉冲激光激发样品，然后检测样品发出的第一个荧光光子到达光信号接收 ...
同一个粒子从基态通过连续多光子吸收到达能量较高的激发态。首先,发光中心处于基态G上的离子吸收一个能量为φ1的光子，跃迁至中间亚稳态E1能级,若光子的振动能量恰好与E1能级及更高激发态能级E2的能量间隔匹配,那么E1能级上的该离子通过吸收光子能量而跃迁至E2能级，从而形成双光子吸收,只要高能级上粒子数量够多,形成粒子数反转,那么就可以实现较高频率的激光发射,出现上转换发光。b 能量传递过程ETU能量传递是指通过非辐射过程将两个能量相近的激发态离子A、B耦合，其中A把能量转移给B回到基态，B接受能量而跃迁到更高的能态，从而使B能够从更高的能级发射。c 光子雪崩过程PA光子雪崩过程是激发态吸收和能量 ...
足荧光基团从基态跃迁到激发态的能量要求时，多光子激发发生。荧光信号可以是进入生物样品的外源探针（Hpechst,AlexaFluor488等），也可以是内源分子（NAD(P)H或逆转录荧光蛋白）。（2）多光子成像对二次谐波（Second harmonic generation, SHG）生成敏感，即两个光子瞬间将它们的能量转移到一个波长减半的光子上。二次谐波生成不需要荧光基团，但要求分子结构是高度有序和特别对称的。最常见的满足二次谐波生成的生物结构是胶原。（3）多光子成像是一种非线性的过程，信号产生要求功率密度达到MW/cm2的量级。如此量级只有在显微物镜的焦平面才可以达到，因而将可以观测的信 ...
激发态跃迁回基态，释放能量，形成稳定的激光输出，但工作介质中的原子受到激励源激发后使处在高能级的原子数数目必须大于低能级上的原子数数目，这样增益大于损耗，才能使光的在谐振腔中不断得到增强产生较强的激光。因此合适的激光工作介质和激励源是激光器必不可少的组成部分。不同的工作物质的激发光源波段各异，如今的激光工作介质有固液气和半导体在内的几千种，并涵盖了从真空紫外到远红外的波段，按波段划分的激光器种类大致如下表：激光器波段(λ)常用工作介质远红外激光器25~1000μm自由电子激光器中红外激光器2.5~25μmCO分子气体激光器(5~6μm)近红外激光器750nm~2500nm掺钕固体激光器(206 ...
中，光场会在基态和量子系统(例如分子)的相关激发态之间产生一个状态。这种诱导状态，通常被称为虚拟态(在量子光学中也称为修饰状态)。这种状态确实存在，但前提是光场开启。使用激光脉冲时，虚拟状态寿命由脉冲持续时间决定。直观上，第一个光子诱导电子从基态跃迁到虚拟态，第二个光子诱导跃迁到激发态。双光子吸收过程在多光子光学显微镜和多光子光学光刻中至关重要，这两种应用都已商业化多年。多光子光学光刻已成为制造从纳米级到微米级的三维(3D)结构的成熟方法。在3D光学光刻(也称为直接激光写入或 3D 激光纳米打印)中，双光子吸收导致光引发剂跃迁率的缩放，因此曝光剂量与光强度的平方成正比。至关重要的是，这种二次非 ...
用荧光分子的基态作为暗态。强制使得荧光分子处于暗态的机制采用受激辐射。当激发光光斑内的荧光分子吸收了激发光处于激发态后，用另一束STED光束照射样品，使损耗光斑范围内的分子以受激辐射的方式回到基态，从而失去发射荧光的能力。即荧光萃灭。这个过程就叫做受激发射损耗。只有损耗光强为零或较低的区域内的荧光分子能够以自发辐射的形式回到激态发出荧光，这样就实现了有效发光面积的减小。为了实现上述目的，损耗光聚焦后的光斑需要满足边缘光强较大，而中心趋于零的条件，一般采用的是环形的空心光斑，如图2所示。图2. 激发光斑（a），涡旋光（b），强度分布的线扫描（c）,荧光叠加光斑（d）. 传统的方法可以用螺旋相位板 ...
。分子居群从基态通过虚态转移到分子的振动激发态(图1A)。这与自发拉曼散射相反，自发拉曼散射从虚态到振动激发态的转变是自发的，导致信号弱得多。图1.受激拉曼散射原理(A) SRS的能量图。泵浦和斯托克斯束的共同作用通过虚态有效地将样品中的分子从基态转移到第一振动激发态。被激发的振动状态可以通过调节泵和斯托克斯梁之间的频率差来选择。(B) SRS作为能量转移过程。由于分子振动的激励，一个泵浦光子被吸收，一个斯托克斯光子被产生，这分别导致了传输泵浦光束和斯托克斯光束的SRL和SRG。由于分子振动的相干激发(图1B)，一个泵浦光子被样品吸收，产生一个斯托克斯光子。这导致传输泵浦和斯托克斯光束强度的损 ...
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时激发态分子的数目，由此可得到激发态物种的单指数衰减方程：上式中衰减总速率的倒数τ＝(Γ＋Knr)-1即为荧光寿命。荧光强度正比于衰减的激发态分子数，因此可将上式改写为:该式中，I0即为分子受激发时的zui大光强。我们将该荧光强度下降至激发时的荧光zui大强度I0的1/e（约37 ...
荧光寿命成像技术在微塑料识别中的应用微塑料问题已成为全qiu关注的环境问题，其在多种生态系统中的累积导致了对野生生物及人类健康的潜在风险。荧光寿命成像（FLIM）技术作为一种先jin的识别手段，在微塑料研究领域显示出巨大的应用潜力。随着塑料使用量的持续增长，微塑料的环境污染问题日益严重。传统的微塑料检测方法往往耗时且效率不高。FLIM技术提供了一种高效的解决方案，能够通过分析微塑料的荧光寿命来快速识别和分类这些污染物。FLIM技术的核心在于使用荧光寿命作为区分不同物质的依据。荧光寿命是指材料被激光激发后，发出荧光持续的时间。在FLIM设备中，一个特定波长的激光被用来激发微塑料样本。样本吸收激光 ...
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