受激辐射损耗超分辨荧光成像探针研究进展

受激辐射损耗超分辨成像可突破光学衍射极限的限制,获得纳米尺寸结构的超精细图像,荧光探针发挥了重要作用。本文主要介绍了受激辐射损耗超分辨显微成像的相关概念,包括基础光学概念、受激辐射损耗超分辨成像原理、成像系统,总结了受激辐射损耗超分辨成像荧光探针及其应用等研究进展,相信本工作能帮助化学、化工领域相关工作者了解受激辐射超分辨成像研究及其生物成像应用,尤其是可以用于该成像技术的荧光探针的相关知识,为设计、制备有效的受激辐射超分辨荧光探针提供设计思路。本文为荧光探针在生物医学光学领域的应用提出了新的需求与机遇,为化学、化工领域相关研究方向与光学成像领域的深度交叉与融合提供了新的发展契机。

微腔中单量子点的受激辐射行为研究

研究了微腔中单模光场与一个三能级量子点相互作用系统.利用系统主方程作数值模拟计算微腔中单量子点的净受激辐射率随量子点和腔模耦合强度的变化,同时研究激光能级间衰减率γ23对净受激辐射率的影响.发现净受激辐射率随泵浦强度增大而呈现较快趋于饱和的曲线,这些饱和曲线随着耦合强度的增加又较快地趋于一个极值.而激光能级间衰减率γ23的增大使该激光的净受激辐射率的曲线组表现出相反的规律.

多孔硅量子点的受激辐射:陷阱态的作用

经激光辐照和高温退火后能够在硅基上生成氧化多孔硅结构。用514nm的激光泵浦，观测到该多孔硅的受激辐射。当激励强度超过阈值时，在650～750nm区域有很强的受激发光峰。这些受激发光峰的半高宽小于0．5nm。激光辐照和高温退火后，在样品上能形成某些特殊的氧化结构。在傅里叶红外光谱分析中，显示有硅氧双键或硅氧桥键在硅表面形成。计算结果表明：当硅氧双键或硅氧桥键形成时，电子的陷阱态出现在纳晶硅的带隙中。价带顶和陷阱态之间的粒子数反转是解释这种受激辐射的关键。

静电电子脉塞的受激辐射的实验研究

本文报道了静电电子回旋谐振脉塞产生受激辐射的首次实验验证。利用非圆轨道电子束与TEM模电磁场互作用,测得了辐射强度和工作频率的电压调谐曲线,确定了腔体工作模式和电子运动的工作谐波。实验实验结果与以往理论是一致的。

Nd:YAG系统的调Q双成份受激辐射

LiF:F_2^-色心晶体作为Nd:YAG激光系统的被动Q开关时,在适当条件下自身亦能产生受激辐射,作者在实验上实现了这种调Q双成份的受激辐射输出,并研究了其各种特性.

100μm FEL受激辐射光学诊断

给出了基于L波段射频直线加速器运行的100μm FEL自发辐射与受激辐射实验的光学诊断结果,简要介绍了100μm FEL的光腔准直系统。针对100μm FEL实验研究的基本要求,对辐射信号的波长光谱、功率能量和脉冲结构等主要参数进行了测量诊断。利用远红外光栅谱仪和锗掺镓光电探测器组成的测量系统,对辐射光的宏脉冲信号进行分光,测量得到了辐射光信号的波长光谱和宏脉冲波形,测得受激辐射中心波长约为115μm;利用标定过的锗掺镓探测器对辐射信号的功率能量进行了测量,测得单个宏脉冲的功率约为mW量级,能量为nJ量级。

起源于亚稳Zn原子的受激辐射及其布居反转机制

用YAG染料倍频307.6nm激光泵浦充有缓冲气体的热管炉中的基态Zn原子到4p3P1亚稳态,获得了相应于5s3S1—4p3P2跃迁的481.0nm受激辐射,并研究了其粒子数反转的机理。实验中荧光或激光从光束的反方向收集并列入末端装有光电倍增管的1束光栅光谱仪。光电信号由Boxcar平均器和300Hz示波器测量,最后由微机处理。

MOCVD法生长InGaN合金的受激辐射和波导效应研究

用金属有机气相沉积(MOCVD)方法在c-Al2O3衬底上生长了InGaN三元合金薄膜,重点研究了其光致发光光谱,通过改变光谱仪的接收位置,观察到PL谱之间的差异。为了验证此种现象和激发光功率的相关性,实验中通过改变激发光的强度,从而断定强功率的激发光会引起局域化激子复合发光的受激辐射,从而导致PL谱中伴峰的出现,以及发光峰光强变强。通过实验数据和理论计算数值的分析比较,初步认为薄膜波导对出射光具有的微腔效应,薄膜波导的吸收、反射和透射所造成的波长选择效应是PL谱之间存在差异的原因。

锂分子中紫区和兰区扩散带受激辐射的产生

本文首次报导了以620.0～660.0nm宽波段范围内的激光双光子激发锂分子产生兰区450.0～465.0nm受激扩散带辐射,以及由571.0nm附近窄带激光双光子激发锂原子而获得锂子分子405.0～421.0nm受激扩散带辐射的实验结果.文中对所涉及的激发和发射机制进行了讨论.

碘等离子体受激辐射产生的可行性

针对目前碘激光用化学能作为泵浦源,体积大,易产生有毒物质,且运行时间短,影响其应用范围等问题,本文提出利用碘等离子体产生激光辐射的设想。建立了碘1315 nm受激辐射的等离子体产生模型;通过对泵浦光功率密度与离化电子数密度、自由电子温度等的理论计算,确定了本实验条件下的最优实验参数范围;然后在理论计算的参数范围内,用Nd∶YAG激光器的二倍频532 nm激光泵浦固体碘产生等离子体,并采集其荧光发射谱;最后,通过拟合碘等离子体光谱扫描结果得到发射谱的中心波长位于1 313 nm,谱宽为1.182 nm。研究结果显示,通过激发等离子体的途径实现碘原子受激辐射的构想是可行的。

锌准分子和原子的荧光和受激辐射

锌分子基态只有弱的范德瓦尔势作用,而激发态可为束缚态。采用307.6nm激光激发锌原子到43P1亚稳态（寿命20μs）,然后与基态原子碰撞形成锌分子。 Zn（43P1）+Zn（41S0）+M→Zn2+M使用T型石英玻璃样品室和不锈钢十字热管炉进行实验,99.9999％高纯锌。

由宽波段多光子作用产生的锂分子高位态受激辐射

本文报道了以６２０．０～６６５．０ｎｍ范围内任意波长激光作用下产生的锂分子高位态紫外扩散带受激辐射的实验结果，在锂分子－原子系统中，由激光双光子激发、并通过碰撞能量转移过程以及多光子电离复合过程使锂分子高位态获得布居，从而得到紫外区扩散受激辐射，该辐射来自较高的某个三重态向低排斥态ａ３Σ＋ｕ的跃迁的结果。文中对有关的辐射特性及激发机制进行了详细的分析和讨论。

钠蒸气中新的串接受激辐射

在石英管内,采用602.22nm(或578.9nm)双光子泵浦Na蒸气获得2.3 μm,330.2nm(或3.4μm,330.2nm)串接受激辐射.它们分别来自于:(?)或(?)受激辐射.另外用两步串接泵浦也获得了相同的结果,但效率较低.

Rg_2X三核准分子辐射寿命、跃迁几率和受激辐射截面的计算

为了研究稀有气体卤化物(Rg,X)三核准分子化学物理过程,我们利用分子常数计算关系式计算了十几种三核准分子的辐射寿命τ,跃迁几率Aij和Bij、和受激辐射截面σe。参数的分析表明对指导今后的工作十分有意义。并对计算结果作了讨论,关系式的其他应用也作了简单的讨论。

从爱因斯坦的受激辐射理论看激光的特性

本文介绍了爱因斯坦的受激辐射理论,阐述了受激辐射的特性和激光辐射的特性。并指出激光的基本特点是高光子简并度。激光的特性是由受激辐射的本质决定的。

超晶格中压电场受激辐射初探

本文研究格晶格内部压电场在受到谐振冲击时，向外辐射电磁波，在一些特殊点场的性质。

掺钕微球的受激辐射激光和自受激拉曼散射

采用溶胶-凝胶法在SiO_2微球表面覆盖上一薄层Nd^(3+)掺杂SiO_2,并经电极放电熔融后形成表面光滑的高Q值微球.采用锥光纤将808 nm的抽运激光耦合入钕离子掺杂的高Q值微球形成回廊模,激发产生了1080—1097 nm波段受激辐射激光.由于所产生的激光有足够高的功率密度,在高Q SiO_2微球中激发产生了波长为1120—1143 nm一级自受激拉曼散射激光.推导了锥光纤掺钕微球组合的自受激拉曼散射的输出功率和阈值公式.描述了输出激光的特性:阈值、输出功率、线宽、边模抑制比.

受激辐射损耗超分辨显微成像系统研究的新进展

由于受到衍射极限的影响,传统光学显微镜的分辨率被限制在半个波长左右.近二十年来出现了许多通过不同方法绕过光学衍射极限的超分辨成像技术,其中,受激辐射损耗显微(stimulated emission depletion microscopy,STED)通过引入一束环形损耗光来抑制荧光光斑外围荧光分子的发光,以达到减小点扩散函数的目的,实现超分辨成像.经过近些年的发展,STED系统无论从光束的产生、校准和扫描,还是最后的成像,都有了很大的发展.本文将简要介绍STED成像技术的基本原理,详述STED超分辨成像技术出现至今在光源、扫描及成像系统等方面的进展,以及在三维成像和多色成像方面的发展现状,STED技术与其他显微技术的结合.最后,本文对STED技术近几年的研究新进展进行了系统的论述,对STED技术未来的发展趋势进行了探讨.

偏振态、相位和振幅对受激辐射损耗中损耗光焦斑的影响

针对受激辐射损耗(STED)超分辨显微术分辨率不够高的问题,研究了损耗光偏振态、相位和振幅多种物理量对焦斑的影响,以形成半峰全宽窄的圆环形损耗光焦斑。根据Richards-Wolf矢量衍射理论,建立了偏振态、相位和偏振态作用下的损耗光焦斑模型;计算了不同偏振态、不同相位振幅调制参数下损耗光焦斑的分布情况;通过优化各参量得到有效激发荧光的分布。计算结果表明,应用切向偏振时的损耗光焦斑半峰全宽优于应用径向偏振和圆偏振;相位和振幅的调制作用均能减小半峰全宽;优化后有效激发荧光的理论半峰全宽仅为13.2nm。采用损耗光的偏振态、相位和振幅对损耗光焦斑进行整形,能够有效减小半峰全宽,获得较高的理论分辨率,比仅使用单一物理量的效果更好;应用切向偏振光能够获得高质量的损耗光焦斑和超衍射极限的分辨能力,根据不同实际情况选择相位或振幅调制的方法可进一步提高分辨率。