1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海高等研究院宏观量子中心, 上海 201210
超分辨荧光成像实验的分辨率和成像质量与实验过程中收集到的荧光分子光子数和背景噪声有着密切的关系。为了实现低光子数、高背景光下的快速超分辨荧光显微成像,利用所提卷积神经网络算法实现了对极低信噪比信号的恢复,并结合重构网络进行了超分辨成像。结果表明:利用该方法可以实现荧光信号在低信噪比下的有效恢复,峰值信噪比可达27 dB,明显优于同类的其他两种算法。该方法还可以配合Deep-STORM重构网络在低信噪比下实现快速的超分辨成像。重构结果的归一化均方误差为7.5%,分辨率相较其他算法有明显提升。实验条件下的重构结果验证了该方法的能力,为弱信号下的荧光快速超分辨成像提供了可行方案。
显微 超分辨 深度学习 弱信号 中国激光
2020, 47(10): 1007002
1 上海大学理学院物理系, 上海 201900
2 中国科学院上海高等研究院宏观量子现象与应用研究中心, 上海 200120
利用表面增强拉曼散射(SERS)技术可增强金属表面某些位置(热点)的电场强度。选定Ag纳米颗粒二聚体这一金属纳米结构体系,研究其作为超分辨SERS成像基底的可行性。采用时域有限差分(FDTD)法,计算分析Ag纳米颗粒二聚体在不同波长和偏振方向的激发光作用下的电场分布特点。结果表明:Ag二聚体的电场分布具有高度局域化的特点,并且Ag二聚体中热点的电场强度可由激发光的偏振方向调控,这使其可以作为实现超分辨SERS成像的基底。
表面光学 Ag二聚体 时域有限差分(FDTD)法 表面增强拉曼散射(SERS) 超分辨成像 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202412
为了获得固体激光器的高功率、高光束质量和高效率,采用理论分析的方法,建立了板条激光介质温度分布和冷却速率等热物理参量的模型,并以灯抽运钕玻璃板条固体激光器为例,进行了数值计算。结果表明,2维模型可以更精确地说明板条固体激光器的温度分布和冷却速率等热物理特征。该研究对高功率板条激光介质的设计具有一定的指导意义。
激光器 板条激光器 热效应 温度分布 冷却 lasers slab laser thermal effect temperature distribution cooling
为了实现薄片激光器高吸收转换效率的目的,采用多次抽运吸收的方式,结合光斑离轴非对称反射抛物面和光斑对称分布非球面的抽运结构,提出了一种可以提高非球面光束分布占空比的高冲程抽运的新方法。设计了多种不同抽运冲程的结构,使用ZEMAX模拟验证了24冲程抽运时的光路分布和光斑位置图,通过比尔吸收定律理论计算了不同抽运冲程下薄片晶体对抽运光的吸收效率。结果表明,所设计的24冲程、36冲程、40冲程和80冲程的抽运结构,其中36冲程的吸收效率的性价比最高。该研究对高功率、高冲程、小体积的抽运结构设计具有指导作用。
光学设计 薄片激光器 抽运结构 吸收效率 抽运冲程 optical design thin-disk laser pump scheme absorption efficiency pump pass
1 上海大学 物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
拉曼光谱仪是一种常用的光学分析手段, 目前国内市场上存在许多小型的便携式拉曼光谱仪, 虽然操作简单, 但光谱分辨率及探测范围有限。文章设计并搭建了一台具有显微原位测温功能的大型拉曼光谱仪系统, 测试结果表明, 系统能够探测的波数范围为-6 000~325 cm-1、275~6 000 cm-1, 光谱分辨率可达到0.7 cm-1。将其与已经商业化的便携式拉曼光纤探头对比, 对标准样品硅片及其他样品的测试结果表明: 该系统具有更高的信噪比及灵敏度, 对激发光、杂散光的滤除效果更优, 能够探测到样品的反斯托克斯拉曼信号, 具有原位探测样品表面温度的能力。
显微拉曼 反斯托克斯位移 原位测温 microscopic Raman anti-Stokes shift temperature measurement in suit
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
2 上海大学 物理系, 上海 200444
3 河南师范大学 电子与电气工程学院, 河南 新乡 453007
4 中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
随着近年来超分辨成像技术的发展, 基于单分子拟合的超分辨成像方法能够实现纳米尺度的空间分辨率, 但这种方法的耗时较长, 时间分辨率较差。成像重构时间较长主要受制于成像过程中每帧图像较低的荧光分子密度, 所以需要足够多的采样帧数来重构一张图像。文中提出一种利用随机采样的快速压缩感知算法, 结合分块压缩感知重构算法, 最终能够在高分子密度的条件下获得较快的重构速度及较高的定位精度。
压缩感知 超分辨率成像 随机采样 compressed sensing super-resolution imaging random sampling operator 红外与激光工程
2017, 46(2): 0201002
