二次谐波在生物医学成像中的应用

二次谐波成像是近年来发展的一种新的光学成像技术,作为生物结构检测和耐久追踪标记的新工具已经受到广泛的关注。二次谐波成像技术避免了经典荧光探针会遇到的许多固有缺点,是一种理想的活体成像方法,具有很好的生物医学应用前景。本文系统介绍了二次谐波原理及其成像装置,二次谐波介质分类及特点,二次谐波在生物医学成像中的应用,最后对二次谐波成像未来的机遇和将要面对的挑战进行了展望。     

二次谐波激光共焦显微镜的原理及全场成像实验

显微镜观察的许多样本分子具有非反演对称结构,与高峰值功率超短脉冲激光束可发生非线性相互作用,产生二次谐波。根据二次谐波激光共焦显微镜成像原理,对实验设备进行改装和简化,进行了二次谐波全场成像的验证性实验,得到了二次谐波图像。     

基于二次谐波成像定量评估主动脉增龄性改变

衰老是引起主动脉硬化进而引发各种心血管疾病的主要独立风险因素。对主动脉增龄性改变进行定量评估有望为心血管疾病研究提供重要线索。采用二次谐波成像技术,结合三维灰度共生矩阵纹理分析算法,对不同周龄大鼠主动脉血管壁内外表面的胶原纤维进行了定量评估;提取出多种可量化表征主动脉增龄性改变的特征参数,从胶原纤维微结构角度揭示了主动脉增龄性变化规律。上述方法及提取出的特征参数有望为评估血管老化程度提供有力工具和重要参考指标,并进一步应用于与老化相关的心血管疾病的研究。     

外尔半金属TaAs中太赫兹电场诱导的二次谐波产生

使用强场太赫兹泵浦二次谐波产生探测、研究外尔半金属TaAs中的三阶非线性响应过程。当泵浦太赫兹电场沿着TaAs (112)晶面的不同晶向时,强场太赫兹诱导的光学二次谐波信号展现出了不同的响应,这可以用泵浦太赫兹电场引入的三阶非线性极化来定量地解释,其中较大的zzzz分量可能起着重要的作用。     

8mm二次谐波回旋速调管放大器中电子注-波互作用的研究

应用粒子模拟软件对设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器进行了数值模拟。分析讨论了二次谐波注-波互作用过程中电子群聚的物理图景和特点，并研究了电子注电流和归一化引导中心半径对电子注-波互作用效率的影响。模拟结果表明，本文设计的二次谐波三腔回旋速调管放大器在35GHz频率可获得约293kW的峰值输出功率和约28％的电子效率。     

铒镱共掺光纤二次谐波的产生

报道了一种在光纤中激发二次谐波振荡(SHG)的简单方法：利用紫外脉冲激光在载氢后的高浓度铒、镱共掺的光纤上刻制布拉格光栅。从而打破了石英光纤二阶极化率为零的固有限制，形成了极大的永久的二阶极化率，周期性的结构辅助实现了相位的匹配。在实验中，利用波长为980nm的半导体激光器(LD)抽运该光纤光栅，在只有几毫瓦的抽运功率下，便观察到了显著的蓝绿光辐射，而且强度随抽运功率的增加而增加。在显微镜下对光纤光栅发光现象进行了观测并拍摄了数码相片，在相片中观测到光纤光栅纤芯处的蓝绿光辐射，而非光栅区没有发光现象，同时观测到了紫外光辐射。     

基于级联倍频+差频效应的宽带波长转换过程

利用阶梯分段准相位匹配结构实现了基于级联倍频+差频效应的单通/双通宽带波长转换.对于固定的晶体长度,通过增加阶梯段数并合理设计准相位匹配结构参数,可以同时获得高转换效率、大转换带宽和高平坦性.当晶体长度为3 cm时,在保证平坦度低于0.2 dB的前提下,单通构型波长转换器的转换带宽和最大转换效率可分别达到177 nm和-9.94 dB,而双通构型的分别为170 nm和-4.15 dB.最后对基于阶梯分段准相位匹配结构的波长转换器与基于正弦啁啾光学超晶格和分段光栅结构的波长转换器的特性进行了对比分析,结果显示阶梯分段结构具有良好的综合特性.     

电场诱导向列相液晶二阶线性光学效应

本文报道向列相液晶在电场诱导下以及经液晶池界面化学处理后，获得了垂直结构的体系的位相匹配且产生了二次谐波．首次测定该液晶的非线性系数张量的矩阵各分量，并给出诱导场强与谐波强度的关系．     

周期极化钽酸锂晶体腔内倍频实验研究

报道了基于准相位匹配(QPM)应用的周期性极化钽酸锂(PPSLT)晶体进行腔内倍频非线性光学变换实验研究.分析比对了不同长度(3.5 mm,5 mm,10 mm)晶体倍频过程.利用3.5 mm PPSLT晶体在2500 mW808 nm激光抽运下产生1445 mW 1064 nm基频光输出,经过倍频可以得到760 mW的绿光输出.同时对于制约倍频效果和效率提高的系统温度控制等问题进行了分析.     

Irradiation Effect on Second Harmonic Generation of Dyes Doped KDP Crystals

Most irradiation studies in the hydrogen bonded ferroelectrics have been concentrated on the transient defects induced by ionising radiation,such as ultraviolet(UV) light,where the defects are closely related to the optical properties.But heavy ion beam irradiation effects have rarely been studied.The structural,optical,and non-linear optical properties of the doped crystals were analyzed with the characterization studies,such as powder XRD,UV-Visible and second harmonic generation(SHG) measurements,respect...     

中心对称材料中二次谐波产生的影响因素

介绍中心对称材料二次谐波产生(SHG)的基本原理,通过数值模拟计算,分析研究影响中心对称材料SHG的因素.其中,光子晶体带隙(PBG)的影响最为关键,它决定了SH能否产生;激励波入射角与组成结构的耦合介质柱和填充因子对SHG强度大小也有较大影响,按文中结构,耦合介质柱有2排已足够,最佳入射角为20°～30°,填充因子为0.6.     

等离子体开关在TEA CO2激光倍频中的应用

简要分析了脉冲整形对于TEA CO2激光倍频实验的重要性和必要性。目前，获得短脉冲的激光脉冲整形技术中，等离子体开关结构简单，而且脉冲整形效果好，是获得高质量短脉冲比较好的方法。设计了利用激光触发气体击穿产生等离子体的方式进行脉冲整形的等离子体开关，并利用电磁波在等离子体中的反射和传播对其工作原理进行了说明。利用自行研制的等离子体开关进行了TEA CO2激光脉冲整形实验，将主峰半高全宽(FWHM)60 ns，带有长达数百纳秒的氮气拖尾的TEA CO2激光脉冲斩去拖尾、整形，得到了FWHM 30 ns的窄脉冲。在双块AgGaSe2晶体(长分别为11．7mm和19．5mm)倍频实验光路图中加入等离子体开关所得倍频转换效率达12．9％，比起未加等离子体开关时最高转换效率2％有明显的增加。     

Second Harmonic Generation Investigation of Symmetry Breaking and Flexoelectricity Induced by Nanoindentations in SrTiO3

Strain gradients induced by nanoindentations in bulk undoped strontium titanate (SrTiO₃) are investigated. After indenting a 850 nm deep pattern on the SrTiO₃ surface with a 8 GPa hardness and an 83 GPa indentation modulus by a Berkovich tip, the resulting deformation patterns are imaged by Raman spectroscopy and by second harmonic generation microscopy. Cross‐shaped compressively stressed regions along the cubic SrTiO₃ primary slip planes are observed. These zones relax toward the unstrained bulk material through localized strain gradients on a length scale of several microns. Second harmonic tomography reveals the reduction of the crystal's centrosymmetry in the vicinity of the crosslike features due to a strain gradient. These results indicate the appearance of flexoelectricity following the nanoindentation process due to the creation of an inhomogeneous strain.     

Achieving Large Second Harmonic Generation Effects via Optimal Planar Alignment of Triangular Units

Trigonal planar units with large polarizability anisotropy and high physicochemical stability are ideal structural units for exploring nonlinear optical (NLO) materials. Integrating the merits of two types of triangular-like moieties, a family of second-order NLO-active hybrid halides, MATX (X = Cl (1), Br ( 2 ), and I ( 3 )), are achieved. MATX crystallizes in a nonpolar space group of $P\overline{6}$2c but exhibits the optimal spatial arrangement and superior NLO performance. The low coordination planar trigonal AgX₃ units enable segregation in layers of the three-winged propeller-like Me₃TPA units. All of the layers are packed in a perfect parallel fashion, making the functional materials exhibit superior NLO performances, including the phase matchable behavior with strong SHG responses (6.2/ 1 , 6.5/ 2, and 7.6/ 3 times that of potassium dihydrogen phosphate), large birefringence (0.232/ 1 , 0.252/ 2 and 0.260/ 3 at 1064 nm), high laser damage threshold, wide transparent window, and easiness of crystal growth. The first-principles calculations reveal that the coexistence of strong linear and nonlinear optical properties are ascribed to the synergistic effect of the trigonal moieties. This study points out a useful path for the rational design of excellent NLO materials.     

基于第二代bandelets的图像去噪

本文提出一种基于第二代bandelets,并结合多层阈值和自适应Wiener滤波的图像去噪方法.第二代bandelets能充分利用图像内在的几何正则性,自适应获得图像的最优表示;多层阈值符合小波多尺度域的系数统计特性;维纳滤波可以有效去除阈值去噪带来的纹理效应.实验结果表明:该去噪方法与基于小波变换的方法相比,作用于含有加性高斯白噪声的光学图像时,避免了小波变换带来的边界的振铃效应,并在峰值信噪比上有一定的改善;作用于合成孔径雷达图像中的相干斑抑制时,不论从视觉效果还是等效视数和比值图等衡量指标上都取得了较好的效果.