扫描近场光学显微镜在生物学领域的应用

介绍了近期扫描近场光学显微镜（SNOM）在单分子探测、细胞精细结构和微生物学等研究领域中的应用进展,介绍了“量子荧光探针”、“生物纳米光学”的概念,指出了SNOM在细胞内部或膜表面进行单分子探测与单分子量化研究中的难题,并提出将其与超薄切片相结合以解决这些难题的思路。SNOM在各个领域的应用研究还远远不足,需要做更多的工作,其成像原理及图像数据的解析还需作深入研究。     

透射近场光学扫描显微镜中的倏逝场的研究进展

介绍了近场光学中的倏逝场的产生、数字表示以及它的一些特性，还述及了它的控制和近场光学显微镜的改进方向．     

用准静态电磁场方法研究扫描近场光学显微镜的耦合特性

为了研究扫描近场光学显微镜(SNOM)中探针和粗糙样品表面的耦合相互作用,采用准静态电磁场理论的方法,提出了一种模拟SNOM的理论模型。在该模型中,探针和样品突起由极化偶极子表示,样品平面的诱导极化效应由影像偶极子表示,应用偶极子辐射理论可以得到系统的场方程,通过自洽的方法可以求出任意偶极子位置处的严格解析解。该方法与通过并矢传播子方法得出的结果完全相同,其优点在于实用性和计算的简便性。     

扫描近场光学显微镜及其初步应用

介绍的扫描近场光学显微镜能够以探针作为亚微米光源或探测器以及受抑全反射等三种工作方式探测样品,在没有样品一探针间距控制的情况下对全息光栅、脂质体以及沸石粉末等进行了扫描成像,并获得了超衍射极限的光学分辨率,其中最优分辨率可达约100nm。     

扫描近场光学显微镜原理及其应用

扫描近场光学显微镜是八十年代以来迅速发展起来的一种光学扫描探针显微技术，本文对ＳＮＯＭ的发展历史，基本原理，技术方法，理论问题及应用前景进行了系统的介绍。     

近场光学扫描显微镜中的信号处理

在近场光学扫描显微镜中,由于扫描方式的原因,使得输出的数字图像中存在着随机性的行噪音,采用传统的滤波方法无法有效的去除这种行噪音,本文提出了空间域的自适应迭代处理和小波分析相结合的方法来处理这种行噪音;为了使图像增强,提出了分段线性伪彩色变换处理的方法,它可以使图像内微妙的变化变得更为可见;并采取曲面拟合来消除叠加在信号中的缓变的噪音.     

微波近场扫描显微镜无损介质层透视探测成像

在分析新型微波近场扫描显微镜同轴谐振腔工作模式的基础上,采用了S参量测量谐振腔多谐振频点S21幅值和相位的工作方式。为满足探测非透明物体内部隐藏结构的需求,利用谐振腔微扰理论和隐失场探测原理,实验测得介质层下金属隐藏结构的扫描微波图像,实现约0.01λ超分辨率的清晰图像。讨论了采用微波近场扫描显微镜方法进行的非透明物体内部无损探测技术,为进一步应用于物体内部无损探测和检验提供了重要的研究基础。     

扫描近场光学显微镜中探针样品间距控制方法

在动态原子力与近场光学扫描显微镜中,探针与样品的间距关系到分辨率以及扫描速度这两个最重要参数的性能。在对几种主要的动态原子力/扫描近场光学组合显微镜的探针/样品间距控制模式分析的基础上,认为提高探针Q值是提高扫描显微镜分辨率的有效方法。但是,对采用检测控制探针振幅模式,期望在提高分辨率的同时加快扫描成像速度是不可实现的,因而限制了其发展的空间。而在检测控制探针频率模式下,提高探针Q值,可有效提高扫描探针显微镜的分辨率,且不会制约扫描成像速度的提高。该结论为将来的纳米操作和纳米超高密度光存储的实用化提供了可能,对大连理工大学近场光学与纳米技术研究所研制的原子力与光子扫描隧道组合显微镜(AF/PSTM)的改进和产业化具有积极意义。     

具有高品质因数的剪切力扫描近场光学显微镜在液体中的生物成像

基于剪切力的探针-试样间距控制扫描近场光学显微镜用于生物材料在液体中的成像比在空气中难得多。液体的黏性阻尼和软的试样表面要求更高的力检测灵敏度。最近我们试验成功的压电双晶片剪切力检测器结合力反馈技术,可以大幅度提高双晶片的机械谐振品质因数,从而改善在粘滞液体中力检测灵敏度。当双晶片在它的某一本征频率下被激励,通过调节一个适当的反馈力,它的机械谐振品质因数在水中可以从40增强到10^3,因此成像灵敏度获得显著改善。上述力检测技术被用于一些生物试样在液体环境下的拓扑和近场光学成像。所得到的力、相位和光学图像显示了高的成像质量和分辨率。实验结果证明上述装置尤其适宜于近场光学显微镜在生物领域的应用。     

扫描近场光学显微镜及其在生物微结构探测上的应用

扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）可探测生物体亚波长水平的光学特性，以接近分子水平的分辨率在生物微结构成象、探测和修饰等多方面有巨大的潜力。本文对ＳＮＯＭ的技术方法及其近期的的生物学应用进行了介绍。     

基于反射光强度检测的棱镜SPR传感器

提出一种基于Kretschmann结构的新型棱镜表面等离子体波共振(SPR)传感方法.基于常规SPR角度检测系统,固定入射光角度,检测不同待测液体介质所对应的光强反射率,实现对液体相关性质的检测.通过建立理论模型和数值模拟,考察棱镜基体类型、金属薄膜介电常数和厚度、入射光波长等参数对SPR光强反射率的影响,进而提出耦合系数η用以衡量SPR效应强弱和变化趋势.此检测方法可省去常规角度调制系统中精密角度旋转装置,无需实时调整光探测器接收角度,并可根据需要动态调整检测范围.     

艾里涡旋及其衍生光场

艾里光束作为一种具有自加速特性的无衍射光束,在光镊、光学成丝、成像、表面等离子激发等众多领域都具有应用潜力。而在艾里光束基础上引入涡旋项可以丰富光场特性,同时利用艾里光束特性与涡旋相位特性为光场分布调谐提供了更大的灵活性,也引入了更多的动力学演化特性。以直角坐标和极坐标系下艾里光束的特性与应用为切入口,系统介绍了各类艾里涡旋的参数调谐与演化特性,包括直角坐标和极坐标系下单个艾里涡旋在各个情况下的演化特性、产生方式与应用,以及直角坐标和极坐标系下的艾里涡旋叠加光束的奇特性质等,为系统了解艾里涡旋参数及动力学特性提供参考,进而为产生具有更加丰富性质的光场打下基础,对扩大艾里涡旋的实际应用领域具有指导意义。     

Linearity and CNR Improvement Technologies against Optical Reflection in Fiber-Oriented Wireless Access Systems

It is important to consider optical reflectionconditions when designing fiber-oriented wirelessaccess systems around subcarrier optical transmissionsince the noise characteristic can be significantlydegraded by optical reflection, especially if narrowspectral width devices are used. The superluminescentdiode (SLD) offers stable noise and 3rd-orderintermodulation distortion (IM3) characteristics thatfollow the ideal cubic law, even under multipleoptical reflection. The SLD-predistorter combinationis proposed as a way to overcome the SLD's narrowdynamic range. It is experimentally found that thepredistorter reduces IM3 by 8 dB. The receiversensitivity of a practical system that uses theSLD-predistorter combination is discussed from theviewpoint of overall design. A superimposedsubcarrier modulation (SSM) technique is also proposedin order to reduce the reflection noise. Weexperimentally confirm that the SSM technique reducesthe noise degradation and provides stable opticaltransmission. An SSM design methodology is presentedthat takes both noise and linearity into account. TheSLD-predistorter and the SSM scheme make it possibleto realize stable transmission performance and widerdynamic range in the presence of optical reflection.     

强光干扰红外成像系统性能计算与仿真研究

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光（多种面光源和点光源等）等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型。最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法。     

光纤后向拉曼散射的温度特性及其应用

利用波长为９０５ｎｍ，ＧａＡＳ大功率半导体脉冲激光器为泵浦光源，采用光时域反射ＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅ－ＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）技术，以及高速采样平均技术对芯径为５０／１２５μｍ，１ｋｍ长的ＧＩ多模光纤的后向散射光光谱进行了分析与测量．着重研究了光谱成份中，强度仅为入射光强的１０－８～１０－９极其微弱的反斯托克斯散射光的温度特性及其应用—分布光纤温度传感系统．     

光外差平衡检测与本振光强度噪声抑制研究

对LD泵浦固体连续激光器强度噪声的来源与特征及光外差平衡接收技术进行了介绍。重点分析了平衡探测器两臂的幅度失配及相对传播时延对信号检测与噪声抑制的影响,最后进行了数值计算。结果表明,平衡探测器抑制强度噪声中的宽带噪声时,必须进行严格的相对延时控制。对于f^{_{-3 dB}}=884 MHz的幅度匹配平衡探测器,抑制宽带噪声30 dB的相对延时必须控制在55.3 ps以内。     

端面反射对集成光源高频特性的影响及其抑制

研究了分布反馈型半导体激光器（DFB-LD）与电吸收（EA）调制器集成光源中调制器端面残余反射对器件高频特性的影响及其消除。针对在DFB-LD／EA集成光源小信号调制响应曲线低频段观察到的异常起伏,测量了DFB-LD的强度噪声谱,比较了不同反向偏压下EA调制器的调制响应。实验结果表明,对集成器件调制响应的干扰主要是来自于EA调制器端面的残余反射而不是微波调制信号的串扰。为了抑制调制器端面的光反射,优化了抗反镀膜工艺,基本消除了调制响应的异常起伏,有效改善了集成器件的高频调制特性。