非线性光学的相干拉曼散射方法：受激拉曼散射（SRS）和相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）。相干拉曼效应最早是在1960年代发现的。在1990和2000年代末，由于超快锁模激光器的进步，谢尼（Sunney Xie）及其同事率先将CARS9和SRS10用于无标记化学显微镜。从那时起，这些技术已广泛用于化学，生物学和材料科学研究。 CARS和SRS有很多相似之处。这些非线性光学过程通常在相同条件下发生，并且仪器设置几乎相同。但是，有一些差异。就像自发的拉曼一样，CARS信号（图1中的ω为反斯托克斯）与入射光束（ωp，泵浦，ωs斯托克斯）的波长不同，使用短通滤波器很容易将信号从入射光中分离出来。到达检 ...
理自旋态时，相干性的损失。为了维持磁场敏感态，就需要去抑制这种弛豫。虽然可能有些反直觉，但是这一点可以通过增加蒸汽密度来实现。这样就增加了自旋交换碰撞率。在低磁场的环境下发生极高数量的碰撞，自旋在两次碰撞中没有足够的时间发生退相干，这就使得偏振态可以得到保持，从而也就维持了对外部磁场的敏感度。这被称为无自旋交换弛豫（Spin-Exchange Relaxation Free，SERF）区间。在SERF区间里，偏振气体宏观磁动量遵循Bloch等式——一组描述宏观磁场变化关于时间的方程。这样，外部磁场的变化就可以得到很好的描述。这种描述表明，通过测量透过气室的光强得到的蒸汽偏振，是关于外部磁场的洛 ...
时间。因此，相干拉曼方法，如受激拉曼散射如今被广泛的应用于显微镜研究。在这个应用指南中，我们将讲述如何使用Moku:Lab的锁相放大器进行受激拉曼散射的信号探测。背景介绍拉曼光谱是一种非破坏性的分析化学方法。它可以用来直接探测分子的振动模式。相比于基于电子能级的光谱光谱方法，拉曼光谱显著提高了测量的特异性，而且不需要在系统中引入荧光标记。被测样品能够以完全无接触，无标记的方法进行检测，防止了其他因素对系统的影响6，7。红外光谱是另一种常见的分子振动光谱方法。红外与拉曼光谱有着不同的选择定则。红外光谱对偶极子的变化敏感，而拉面光谱则对极化率敏感4。这使得红外与拉曼对特定的化学键振动有着更好的探测 ...
光结构中的非相干光，但它常用来与光腔结合形成激光器：法布里-珀罗Fabry–Perot lasers这是简单的量子级联激光器。首先用量子级联材料制备光波导以形成增益介质。然后，晶体半导体器件的两端裂开，在波导的两端形成两个平行的镜子，从而形成Fabry-Pérot谐振器。从半导体到空气界面的解理面上的剩余反射率足以创建一个谐振器。Fabry-Pérot量子级联激光器能够产生高功率，但在更高的工作电流下通常是多模态。波长主要可以通过改变QC装置的温度来改变。分布式反馈Distributed feedback lasers分布式反馈(DFB)量子级联激光器类似于Fabry-Pérot激光器，除了建 ...
应引起的输运相干性的改变就是一个很好的例子，它可以极大地改变通过隧道装置的峰值电流。因此，尽管通过微调振荡器强度和反交叉能量仍有望取得一些改进，但提高器件性能的真正关键将是基于材料的。由于高效量子级联激光器QCL的快速发展，在λ~4.6 ~ 4.8 μm范围内实现了室温连续运行的高功率DFB QCL[19,20]。设计并制备了一种简单的平面光栅，其光栅深度为120nm。计算得到的耦合系数为1.37cm−1，模态损失识别为0.4 cm−1，对于5 mm长腔的单模态工作是足够的。后刻面涂HR涂层，前刻面涂AR涂层。AR涂层不仅有助于提高斜度效率，而且有助于净化FP模式的高镜面损耗的激光光谱。宽11 ...
两类：一类是相干测量，另一类是非相干测量。相干测量主要包括多波长干涉测量、线性调频干涉测量以及基于光学频率梳的测量方法。非相干测量则主要包括飞行时间法和相位测距法，飞行时间法通过测量激光信号在测量端与目标端的飞行时间来计算被测的距离，测量距离大，可以达到几十千米；相位测量法通过对激光光强进行正弦调制，然后通过测量目标端与测量端的相位差来计算被测距离，本质上是将飞行时间转化为相位差进行测量，这种方法在大距离测量的时候由于环境因素的影响会导致回光能力的迅速衰减从而引起较大的测量误差，一般最高只能达到0.1mm 的测量精度；相干测量方法利用光的干涉现象进行测量，测量精度较高，在一些高精度的应用中经常 ...
谐的光纤光源相干反斯托克斯拉曼散射显微镜已成为一种强大的技术，具有许多在生物医学成像、细胞生物学和医学领域的应用。如果泵浦源和斯托克斯场，分别以频率ωp和ωs与拉曼活性分子相互作用,以并且频率Ω=ωp-ωs发生共振，产生频率为ωAS=2ωp-ωs的谐振反斯托克斯信号。这个信号允许对未染色样品进行化学选择性成像。然而，这个信号也有不包含任何特定的化学信息的非共振信号的贡献。这种非共振背景强度取决于采样，非共振信号会使共振信号失真，甚至可以淹没谐振信号 。共振和非共振CARS响应起源于来自三阶磁化率。在外向方向上检测 CARS信号显着降低了非共振型号的贡献，因此提高了检测灵敏度。尽管如此，许多可以 ...
和足够明亮的相干光源。当前不足：通常通过将光学元件（如可编程空间光调制器、阶梯式相位板和螺旋菲涅尔波带板）插入光的传播路径中，可以轻松产生OAM光束，然而这些方法不适用于现代X射线自由电子激光器（XFEL，目前科学应应用中亮度最高的X射线源）。基于此，中国科学院上海应用物理研究所的Nanshun Huang和Haixiao Deng提出了一种不需要外部光学元件，直接从X射线自由电子激光振荡器（XFELO）生成强OAM光束的方法。创新点：（1）利用XEFLO腔的布拉格反射镜和纵横模耦合，在传统的XFELO结构中进行模式选择，从而产生自然携带OAM的完全相干硬X射线。结果：（1）模拟结果表明，在没 ...
谱，而红色为相干）。现在，我们使用一个非常软件的锤头来激励一个结构，频率范围为800Hz。如图1所示，我们看到，过了400Hz，输入功率谱（蓝色）有较明显的衰减。也注意到，400Hz之后，相干（红色）开始明显衰减，而且过了400Hz，频响FRF（黑色）看上去也不是特别好。此处症结在于，高频部分没有足够的激励来引起结构响应。没有输入就没有输出。因为测得的输入、频响、以及相干不可接受，则不必妄谈测得的输出。现在，让我们使用一个非常硬的锤头来激励一个结构，频率范围为200Hz。如图2所示，我们看到，输入功率谱（蓝色）在感兴趣的整个频率范围内非常平坦。也注意到，对于此次测量结果，相干（红色）不是特别好 ...
作(以减小互相干扰)，且使用热电(Peltier)冷却对其降温。（2）图像处理。图像采集使用相机品牌自有软件采集。图像处理软件基于MATLAB开发，术中荧光图像伪彩显示。原始图像首先经过中值滤波降噪(邻域尺寸9*9)。然后通过像素计数(pixel counts)将荧光图像转为伪彩图像。高强度区域黄色显示，低强度区域蓝色显示。此外，术中根据外科医生的诊断分配指示正常组织信号强度的可视化阈值。高于此阈值的像素计数为伪彩色，而低于此阈值的部分被识别为正常组织信号并调整为透明显示。阈值可调整以满足不同手术的需求。荧光图像与白光图像重叠，使得外科医生能够轻松识别肿瘤的位置并确定切除区域。（3）研究流程。 ...
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