射的方式回到基態，其余位于激發光斑中心的被激發電子則不受損耗光的影響，繼續以自發熒光的方式回到基態。由于在受激發射過程中所發出的熒光和自發熒光的波長及傳播方向均不同，因此真正被探測器所接受到的光子均是由位于激發光斑中心部分的熒光樣品通過自發熒光方式產生的。由此，有效熒光的發光面積得以減小，從而提高了系統的分辨率。STED顯微術能實現超分辨的另一個關鍵在于受激發射與自發熒光相互競爭中的非線性效應。當損耗光照射在激發光斑的邊緣位置使得該處樣品中的電子發生受激發射作用時，部分電子不可避免地仍然會以自發熒光的方式回到基態。然而當損耗光的強度超過某一閾值之后，受激發射過程將出現飽和，此時以受激發射方式回 ...

子吸收能量從基態躍遷到某個激發態，再以輻射躍遷的方式發出熒光回到基態。激發停止之后，分子激發出的熒光強度降到激發最大強度時的1/e所需的時間被稱為熒光壽命，它表示粒子在激發態存在的平均時間，一般被稱為激發態的熒光壽命。熒光壽命僅僅與熒光物質自身的結構和其所處的微環境的極性和粘度等條件有關，而與激發光強度、熒光團濃度無關，因此通常來說是絕對的。通過測定熒光壽命，我們可以直接了解所研究的體系所發生的變化，了解體系中許多復雜的分子間作用過程。時間相關單光子計數法（TCSPC）是目前測量熒光壽命的主要技術，其工作原理如下圖所示：使用一個窄脈沖激光激發樣品，然后檢測樣品發出的第一個熒光光子到達光信號接收 ...

同一個粒子從基態通過連續多光子吸收到達能量較高的激發態。首先,發光中心處于基態G上的離子吸收一個能量為φ1的光子，躍遷至中間亞穩態E1能級,若光子的振動能量恰好與E1能級及更高激發態能級E2的能量間隔匹配,那么E1能級上的該離子通過吸收光子能量而躍遷至E2能級，從而形成雙光子吸收,只要高能級上粒子數量夠多,形成粒子數反轉,那么就可以實現較高頻率的激光發射,出現上轉換發光。b 能量傳遞過程ETU能量傳遞是指通過非輻射過程將兩個能量相近的激發態離子A、B耦合，其中A把能量轉移給B回到基態，B接受能量而躍遷到更高的能態，從而使B能夠從更高的能級發射。c 光子雪崩過程PA光子雪崩過程是激發態吸收和能量 ...

足熒光基團從基態躍遷到激發態的能量要求時，多光子激發發生。熒光信號可以是進入生物樣品的外源探針（Hpechst,AlexaFluor488等），也可以是內源分子（NAD(P)H或逆轉錄熒光蛋白）。（2）多光子成像對二次諧波（Second harmonic generation, SHG）生成敏感，即兩個光子瞬間將它們的能量轉移到一個波長減半的光子上。二次諧波生成不需要熒光基團，但要求分子結構是高度有序和特別對稱的。最常見的滿足二次諧波生成的生物結構是膠原。（3）多光子成像是一種非線性的過程，信號產生要求功率密度達到MW/cm2的量級。如此量級只有在顯微物鏡的焦平面才可以達到，因而將可以觀測的信 ...

激發態躍遷回基態，釋放能量，形成穩定的激光輸出，但工作介質中的原子受到激勵源激發后使處在高能級的原子數數目必須大于低能級上的原子數數目，這樣增益大于損耗，才能使光的在諧振腔中不斷得到增強產生較強的激光。因此合適的激光工作介質和激勵源是激光器必不可少的組成部分。不同的工作物質的激發光源波段各異，如今的激光工作介質有固液氣和半導體在內的幾千種，并涵蓋了從真空紫外到遠紅外的波段，按波段劃分的激光器種類大致如下表：激光器波段(λ)常用工作介質遠紅外激光器25~1000μm自由電子激光器中紅外激光器2.5~25μmCO分子氣體激光器(5~6μm)近紅外激光器750nm~2500nm摻釹固體激光器(206 ...

中，光場會在基態和量子系統(例如分子)的相關激發態之間產生一個狀態。這種誘導狀態，通常被稱為虛擬態(在量子光學中也稱為修飾狀態)。這種狀態確實存在，但前提是光場開啟。使用激光脈沖時，虛擬狀態壽命由脈沖持續時間決定。直觀上，第一個光子誘導電子從基態躍遷到虛擬態，第二個光子誘導躍遷到激發態。雙光子吸收過程在多光子光學顯微鏡和多光子光學光刻中至關重要，這兩種應用都已商業化多年。多光子光學光刻已成為制造從納米級到微米級的三維(3D)結構的成熟方法。在3D光學光刻(也稱為直接激光寫入或 3D 激光納米打印)中，雙光子吸收導致光引發劑躍遷率的縮放，因此曝光劑量與光強度的平方成正比。至關重要的是，這種二次非 ...

用熒光分子的基態作為暗態。強制使得熒光分子處于暗態的機制采用受激輻射。當激發光光斑內的熒光分子吸收了激發光處于激發態后，用另一束STED光束照射樣品，使損耗光斑范圍內的分子以受激輻射的方式回到基態，從而失去發射熒光的能力。即熒光萃滅。這個過程就叫做受激發射損耗。只有損耗光強為零或較低的區域內的熒光分子能夠以自發輻射的形式回到激態發出熒光，這樣就實現了有效發光面積的減小。為了實現上述目的，損耗光聚焦后的光斑需要滿足邊緣光強較大，而中心趨于零的條件，一般采用的是環形的空心光斑，如圖2所示。圖2. 激發光斑（a），渦旋光（b），強度分布的線掃描（c）,熒光疊加光斑（d）. 傳統的方法可以用螺旋相位板 ...

。分子居群從基態通過虛態轉移到分子的振動激發態(圖1A)。這與自發拉曼散射相反，自發拉曼散射從虛態到振動激發態的轉變是自發的，導致信號弱得多。圖1.受激拉曼散射原理(A) SRS的能量圖。泵浦和斯托克斯束的共同作用通過虛態有效地將樣品中的分子從基態轉移到第一振動激發態。被激發的振動狀態可以通過調節泵和斯托克斯梁之間的頻率差來選擇。(B) SRS作為能量轉移過程。由于分子振動的激勵，一個泵浦光子被吸收，一個斯托克斯光子被產生，這分別導致了傳輸泵浦光束和斯托克斯光束的SRL和SRG。由于分子振動的相干激發(圖1B)，一個泵浦光子被樣品吸收，產生一個斯托克斯光子。這導致傳輸泵浦和斯托克斯光束強度的損 ...

收能量后，從基態躍遷到某一激發態上，再以輻射躍遷的形式發出熒光并回到基態。將激發光關閉后，分子的熒光強度也將隨時間逐漸下降。假定一個無限窄的脈沖光（δ函數）激發n0個熒光分子到其激發態，處于激發態的分子將通過輻射或非輻射躍遷返回基態。假定兩種衰減躍遷速率分別為Γ和Knr，則激發態衰減速率可表示為：其中n(t)表示時間ｔ時激發態分子的數目，由此可得到激發態物種的單指數衰減方程：上式中衰減總速率的倒數τ＝(Γ＋Knr)-1即為熒光壽命。熒光強度正比于衰減的激發態分子數，因此可將上式改寫為:該式中，I0即為分子受激發時的zui大光強。我們將該熒光強度下降至激發時的熒光zui大強度I0的1/e（約37 ...

熒光壽命成像技術在微塑料識別中的應用微塑料問題已成為全qiu關注的環境問題，其在多種生態系統中的累積導致了對野生生物及人類健康的潛在風險。熒光壽命成像（FLIM）技術作為一種先jin的識別手段，在微塑料研究領域顯示出巨大的應用潛力。隨著塑料使用量的持續增長，微塑料的環境污染問題日益嚴重。傳統的微塑料檢測方法往往耗時且效率不高。FLIM技術提供了一種高效的解決方案，能夠通過分析微塑料的熒光壽命來快速識別和分類這些污染物。FLIM技術的核心在于使用熒光壽命作為區分不同物質的依據。熒光壽命是指材料被激光激發后，發出熒光持續的時間。在FLIM設備中，一個特定波長的激光被用來激發微塑料樣本。樣本吸收激光 ...