多光子成像中的生物组织光损伤

多光子激发荧光成像技术因低侵入性、强穿透力、高信噪比和高空间分辨率在生物医学光学领域得到广泛的应用，同时也成为最重要的研究工具之一。在多光子成像中过量的光子密度或激光功率会引起生物组织光损伤。光损伤决定了成像所能使用的激光功率的上限。光损伤强度与激光、组织光学参数有关，其背后的作用机制可分为光化学作用和光热作用。重点论述了光损伤的基本原理和形成机制，阐述了光损伤分析数学模型。讨论和分析了不同组织、不同波长下光损伤的一些研究进展。总结了光损伤规律：无色素组织双光子成像中光损伤以光化学作用为主，色素组织双光子成像中光损伤以光热作用为主，三光子深层组织成像中光损伤很可能来自光化学和光热协同作用。展望了降低光损伤和优化成像参数的可行策略。     

D-π-A型噁二唑衍生物多光子吸收和多光子荧光特性研究

研究了不对称型有机分子[4-(2-{4[5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑2]苯基}-乙烯基)-苯基]-二苯胺的多光子吸收及其荧光特性.该分子具有典型的D-π-A型推拉电子结构,三苯胺基团作为给电子基通过苯乙烯共轭链桥接到吸电子基1,3,4-噁二唑基团.在远离线性吸收区的800～1 570 nm波长范围内,实验结果表明该化合物分子具有明显的双光子吸收、三光子吸收性质和较强的频率上转换荧光.根据非线性透过率法测得该化合物在800 nm的双光子吸收系数为3.95 cm/GW,在1 255 nm的三光子吸收系数为3×10-5cm3/GW2.     

铒离子1064nm吸收截面的估算

在1064um连续激光泵浦下,掺铒石英光纤中的铒离子通过三光子(双光子吸收和单光子吸收)过程能产生频率上转换蓝荧光。本文用速率方程估算了这个频率上转换过程中纤内铒离子的基态双光子吸收截面和受激态单光子吸收截面。     

Tb3+掺杂SrO-TiO2-SiO2玻璃在红外飞秒激光照射下的三光子激发上转换发光

Tb3 掺杂SrO-TiO2-SiO2 玻璃在 800nm 的飞秒激光照射下可以观察到红外至可见的上转换现象.由飞秒激光激发的上转换荧光光谱与 267 nm 氙灯激发的荧光光谱非常相似.其上转换荧光可归因于Tb3 的5D3→7F4和5D4→7FJ(J=6,5,4,3)能级跃迁.由发光强度和泵浦光源能量之间的关系可以得出此上转换过程为三光子同时吸收过程.基态电子同时吸收三个红外光子被激发到较高激发态,然后以非辐射跃迁方式弛豫到较低激发态,再辐射跃迁到基态从而产生 Tb3 的特征发光峰.这现象可应用于三维立体显示,可见激光和高密度光存储技术.     

用于高密度多焦点多光子显微成像系统的时间延板设计

多焦点多光子显微(MMM)和单点扫描多光子显微相比,可显著提高光能利用率和成像速度,在生命科学研究领域具有广泛的应用前景。但现有MMM技术成像质量和成像速度之间存在矛盾,增加单位面积内的焦点数目可提高成像速度,但过小的焦点间距离会产生子光束串扰,从而影响纵向空间分辨率。利用Zemax软件模拟产生了高密度激发点阵,将传统的不小于6 mm的相邻焦点间距缩小到约3 mm;分析了高密度点阵激发成像产生噪声的原因;根据时间复用技术的原理设计正方形时间延板,对相邻子光束脉冲进行不同时间的延迟,从而可以消除MMM系统中高密度激发点阵子光束间的串扰。     

基于LabVIEW的三光子符合计数实时3D显示系统

单光子数技术是量子光学领域中非常重要的一种技术,已被广泛应用于双光子符合探测及关联调控实验。通过一张单光子计数卡和一台路由器,利用双光子符合探测原理,采用分时复用的方法,构建了三光子符合测量的硬件系统,并基于LabVIEW实现了三光子符合计数系统的软件控制。该系统可以实现双光子符合计数和三光子符合计数、实时显示与存储。该系统对六波混频过程产生的3束光进行三光子符合探测,获得了较好的实验结果。该系统可应用于量子通信研究领域的经典光源,也可应用于非线性过程产生的具有时间-频率量子关联特性的其他非经典光源。     

连续波与脉冲激光器在三重态-三重态湮灭上转换中的应用（特邀）

三重态?三重态湮灭上转换是一种新型光子上转换技术,具有使用连续波光源激发、上转换波长灵活可调和上转换量子效率高等优点。在该上转换过程中,三重态光敏剂吸收激发光、发生系间窜越并作为三重态能量给体,通过三重态能量转移过程,敏化能量受体,处于三重态的受体分子发生三重态–三重态湮灭,产生能发生高效荧光过程的单重激发态（即上转换发光）,从而将低能量的光子转换为高能量的光子,这为提高太阳能电池的光电转换效率或光催化的效率等,提供了一种新的途径。实验中需要选用合适的激光器激发上转换体系产生上转换发光,并研究其具体光物理过程。如选用连续波二极管泵浦固体激光器（DPSSL）作为光源,激发光敏剂/受体体系进行上转换实验,可方便地研究激光功率密度对上转换发光效率的影响。此外,为了研究上转换发光的动力学过程,使用光学参量振荡器（OPO）可调谐纳秒脉冲激光器激发上转换体系,可以研究光敏剂的三重态寿命、分子间能量转移以及三重态–三重态湮灭等过程的动力学特征。文中介绍了在三重态–三重态湮灭上转换实验中连续波和脉冲激光器的使用方法。     

量子信息论研究取得新突破

日前出版的英国《自然》杂志发表留奥青年学者潘建伟博士与其合作者的研究论文《基于三光子纠缠态的量子非定域性实验检验》。实验中,作者通过适当的实验安排,把由参量下转换过程产生的两个极化纠缠光子对转化为一个独立光子与一个三光子最大纠缠态,然后利用该三光子纠缠态在国际上首次成功地完成了对ＧＨＺ定理的实验检验,进一步证实了量子力学的非定域性。这是量子力学基础问题检验以及量子信息论的实验领域取得的重要进展。量子非定域性与定域实在论之间的争论可以追溯到爱因斯坦与薛定锷等人在１９３５年开创的工作。他们发现量子力…     

Cs原子多光子过程的理论计算

采用Laplace变换讨论了多光子吸收过程中的跃迁几率与能级移位,并具体应用于计算Cs原子三光子吸收过程,得出了与实验相符的结果。     

多光子吸收对差频产生太赫兹波影响的理论研究

理论分析了双光子和三光子吸收对非线性材料差频产生太赫兹(THz)波的影响,在不同抽运功率下,计算了相位失配情况下晶体的最佳作用长度和THz的最大量子转化效率,并将其与相位匹配情况进行对比。研究结果表明,抽运功率不太高时,多光子吸收对差频产生THz波影响不大;随着抽运功率的提高,多光子吸收的影响变得显著;抽运功率较高时,相位匹配与相位失配情况下,双光子和三光子吸收效应都增加了晶体的最佳作用长度,降低了THz的最大转化效率。研究了降低多光子吸收的方法。     

二能级原子的多光子吸引

本文讨论了二能级原子中的多光子吸收过程。讨论中引入了A^2微扰项，并将原子的两个能级本身作为“中间能级”处理。结果表明：即使在二能级原子中，吸收任意数光子的过程都是可能的，它们的跃迁几率算式在文中给出。并证明在通常实验条件下，二光子和三光子过程是容易观察到的。     

266nm激光下硝基苯的多光子电离解离研究

在266nm波长激光下,通过激光质谱仪获得气相硝基苯的共振增强多光子电离/飞行时间质谱（REMPI-TOFMS）。根据质谱图中出现的主要离子峰信息,对硝基苯的光解离过程进行了分析。硝基苯与266nm激光的作用过程为三光子过程,其首先吸收两个光子跃迁至激发态,一部分处于激发态的分子,因内转换导致结构重排,生成分子异构体。处于激发态的硝基苯分子或分子异构体共振吸收一光子后发生解离,并给出其可能的解离通道。     

钾原子的三种电离机制

自激光出现以来,用激光激发原子和分子,进而使之电离成了研究原子和分子结构及其相互作用过程的重要方法和工具．本文用染料激光激发钾蒸汽,观察钾原子的电离谱,发现了钾原子的三种电离机制：４Ｓ—６Ｓ双光子共振三光子电离、４Ｓ—４Ｄ双光子共振三光子电离和能量积聚诱导的电离． 当激光波长为 ７２８．４ ｎｍ时,钾原子通过第一种过程实现电离．实验测出：随着温度的增加,电离信号逐渐增强,当温度上升到３４０℃ 时,电离谱出现最强值;然后随着温度升高,电离信号逐渐变弱．在温度小于３４０℃ 时,由于温度越高,钾蒸汽中钾原…     

近红外光的可视化及其应用（英文）

开发高性能的近红外可视化器件在生物成像、食物检测、健康监测和环境分析等领域有着重要意义。近红外可视化器件由光探测单元和发光单元组成,可将人眼不可视的近红外光转换为可见光。其工作机制是,光探测单元作为发光单元的载流子注入层,在近红外光下产生光电流,因而被近红外光照射的区域会产生电荷注入,在发光单元的对应区域复合发光,发射可见光。没有近红外光照射时,光探测单元中不产生光电流,将抑制发光单元中的电荷注入,因而不发光。因此,近红外可视化器件可用于对辐射、反射或吸收近红外光的物质成像。本综述介绍了近红外可视化器件的工作原理和最新进展,包括基于无机、有机半导体等不同材料的近红外可视化器件。研究发现,近红外可视化器件的光子转换效率由近红外光探测单元和发光单元的光电转换效率决定。本文归纳了提高近红外可视化器件的光子-光子转换效率的方法和相关工作,探讨和展望了近红外光的可视化技术在三维图像分析、近红外检测卡、生物成像、健康和环境监测与检测的应用前景。     

高效率硅发光二极管

为发展高效率硅发光器件和硅基集成电路技术正付出很大努力^[1]。尽管研究了几种途径^[1-6]，最近都受到低发射效率的困扰，在0．01％－0．1％范围就是高值^[2]。本文报道的硅发光二极管功率转换效率有很大增长，在室温附近达到1％以上，接近十余年前典型直接禁带发射器^[7,8]的值。该器件基于普通的单光子和双光子辅助次禁带弱光发射过程，通过把位于有关的次禁带波长的吸收最小化，同时减小二极管内寄生无辐射复合的作用范围，利用了光吸收和光发射的交互作用。上述两个特征分别表明发射效率改善10倍，得到的效率较基线装置高100倍。     

NO分子H2∑ 态共振增强多光子离化谱

利用皮秒Nd：YAG激光器三倍频(355nm)输出泵浦的光学参量发生／放大器作激发源，获得了NO分子在585～645nm波长范围内的共振增强多光子离化(REMPI)谱。离化信号随激光强度的近5次方变化关系表明．NO分子吸收5个光子而离化，根据计算可以确定存此波长范围内NO分子通过中间共振态H^2∑^态而离化，离化通道为NO（X^2Ⅱ)→4hvNO(H^2∑^)→1hvNO^ e。由实验数据计算了H^2∑^态的基振动频率和振动力常数，并讨论了NO分子在4 1离化过程中所表现出的特殊跃迁选择定则。     

钠蒸气中基于钠原子的三种电离机制的研究

本文探寻到钠原子５Ｓ态的双光子共振三光子电离通道,进行了如下实验,在钠原子分子系统中,通过两种方激发式：双光子共振激发（图１中ａ通道所示）和混合共振激发（图１中ｂ通道所示）,将钠原子激发到５Ｓ态,再吸收一个同样频率的光子而电离。进行电离信号检测,第一种激发方式有一个电离峰,对应３Ｓ－５Ｓ双光子共振激发电离;第二种方式有两个电离峰,对应３Ｐ－５Ｓ双光子共振激发电离。这对基于钠原子５Ｓ态电离,提供了新     

Cl分子多光子离化谱和三次谐波效应

双原子卤素小分子的高激发电子态的结构及性质的研究一直是原子、分子物理学最受重视的研究课题之一。近几年,紫外大功率惰性气体卤化物准分子激光器的广泛应用及发展,卤索分子木身激光作用的发现更诱发了人们对关联于激光跃迁及准分子形成动力学的卤素分子高激发电子态研究的兴趣。本工作我们用线偏振和园编振光激发的3+1多光子离化谱技术详细研究了Cl_2分子能量在8.86—10eV区间高激发Rydberg态的结构及性质。与单光子UVU光谱结果相比,发现并分配了一个新的u对称性的Rydberg态,仔细考察了由于Cl_2分子单光子分解产物Cl原子的三光子共振跃迁产生的三次谐波发射(THG)及其对Cl_2分子三光子跃迁过程的影响。     

二能级原子的多光子吸收

本文讨论了二能级原子中的多光子吸收过程。讨论中引入了A~3微扰项,并将原子的两个能级本身作为“中间能级”处理。结果表明:即使在二能级原子中,吸收任意数光子的过程都是可能的,它们的跃迁几率算式在文中给出。并证明在通常实验条件下,二光子和三光子过程是容易观察到的。     

CS_2的三光子电离过程

我们建立了一套用于多光子电离光谱的实验装置。对在氮激光(337.1nm)激发下的CS_2的三光子电离过程进行了研究,并摸索了激发光强、CS_2蒸气压及收集区电场强度诸项对电离的影响。