偏振光衍射成像技术可以提供丰富的与细胞结构及组成成分相关的信息，在生物细胞无损检测领域具有重要的研究和应用价值。本文对酵母菌结构特征参数与其偏振衍射特征之间的定量关系进行了深入分析，分析结果表明：酵母菌单体短轴尺寸与偏振衍射条纹空间频率之间存在定量关系，基于偏振衍射实验测量图像可以实现酵母菌单体短轴尺寸分布的快速统计，并且酵母菌单体长短轴之比与退偏系数之间成高斯线性相关（R²=0.9986）。此外，结合偏振衍射图像纹理特征与支持向量机聚类模型可以实现酵母菌发芽率的快速统计，准确率为98.1%。利用多元线性回归模型可以预测出酵母菌母体和芽体的短轴比，模型调整后的决定系数为0.86。本研究结果可为基于偏振衍射特征的细胞结构参数反演研究提供借鉴。

Benefiting from the developments of advanced optical microscopy techniques, the mysteries of biological functions at the cellular and subcellular levels have been continuously revealed. Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a rapidly growing technique that has attracted broad attentions and become a powerful tool for biology and biomedicine, largely thanks to its chemical specificity, high sensitivity and fast image speed. This review paper introduces the principles of SRS, discusses the technical developments and implementations of SRS microscopy, then highlights and summarizes its applications on biological cellular machinery and finally shares our visions of potential breakthroughs in the future.Benefiting from the developments of advanced optical microscopy techniques, the mysteries of biological functions at the cellular and subcellular levels have been continuously revealed. Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a rapidly growing technique that has attracted broad attentions and become a powerful tool for biology and biomedicine, largely thanks to its chemical specificity, high sensitivity and fast image speed. This review paper introduces the principles of SRS, discusses the technical developments and implementations of SRS microscopy, then highlights and summarizes its applications on biological cellular machinery and finally shares our visions of potential breakthroughs in the future.

以光纤通信为代表的光纤科学与技术的发展取得了辉煌成就, 以光纤传感为代表的光纤科学与技术的研究已延伸到社会发展和人们生活的各个方面, 以光纤为基础的各种新型微纳结构光子器件不断被设计和制作成功, 新的应用领域和潜力不断被挖掘。将微纳光纤探针应用到光镊领域, 不仅可以操控数量庞大的微粒, 还可以精确操控单个微粒, 这在微粒组装、筛选等领域有重要应用。将光纤探针应用到生物细胞的操控中, 能给研究细胞之间的相互作用提供新思路。

定量相位成像可对透明均质的样品成像获得其定量相位数据和物理厚度信息，但是难以直接获得样品的三维形态分布。对此，提出一种简单的方法，从两个相互垂直的方向对样品进行定量相位成像，根据相位数据进行解包，应用Canny方法从解包相位中提取投影面的轮廓线并拟合，确定轮廓线的中心轴与旋转轴后，利用曲线180°旋转操作，可快速重构样品的三维表面。对均质淋巴细胞和红细胞模型应用本方法开展数值仿真实验，成功地重建了模型的三维表面，从而证实了本方法的准确性和可行性。

动态定量观察生物样品对生命与生物科学研究具有重要意义。研究了一种适用于长期定量观察生物活细胞的数字全息相衬显微成像方法。针对实际生物细胞显微观察中通常生物样品处于半封闭状态，设计了一种光纤与空间光混合的全息记录光路。针对长期观察过程中光学系统和细胞培养基引起的相位畸变，通过在全息面和成像面分别进行像差校正，获得高质量的样品相衬图像。并对造骨细胞MC3T3-E1和骨细胞MLO-Y4进行了长时间的显微观察实验，验证了该方法。

针对提高生物细胞形态检测速度和分类精确度的这一研究热点,以血细胞为主要研究对象,通过对几种典型血细胞的光学特征和形体结构的分析,建立了相应的光学模型。应用VirtualLab光学虚拟实验系统进行仿真模块设计和仿真实验。对所获得的血细胞包裹相位分布进行解包裹、去噪光滑处理后,结合相位分布特征分析的结果提出了一种血细胞相位分检快速、精确识别的方法。

利用经典电磁理论导出光场中线性动量的守恒定律，并获得光散射力和梯度力的一般表达式，进而解释光场辐射压及尺寸远小于光波长的任意形状的生物微粒子在激光光场中所受的散射力和梯度力。理论分析表明光散射力是由于偶极子散射导致电磁波动量变化产生，而梯度力为作用在感应偶极子上的洛伦兹力，激光对微粒的作用力与光束束腰半径、粒子的大小、粒子及周围媒质的折射率和激光功率等系统参数的有关。

玻尔兹曼统计法和均方位移法是两种可用于对非球型生物细胞在简谐光势阱中光阱力的标定方法．用数字实验对这两种标定方法进行了比较，结果表明：与均方位移法相比，玻尔兹曼统计法不仅适用于各向异性非球性细胞，也适用于非简谐、非对称光势阱中任意形状的生物细胞光阱力的标定，结论与已有直接实验相符．