ss 空間光干涉顯微鏡(SLIM)技術(shù)背景：相襯顯微鏡可以無需染色觀察相位物體。大多數(shù)的活細(xì)胞是透明的(即相位物體)，光的吸收和散射都很弱，由細(xì)胞厚度或折射率變化來改變?nèi)肷涔獠ǖ奈幌喾植肌６搜壑荒芨惺芄鈴?qiáng)的變化，不能辨別位相變化。 解決這一困難需要將位相變化轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度的變化。生物學(xué)家采用對透明細(xì)胞的染色技術(shù)達(dá)到這一目的。但是，染色會對細(xì)胞的健康、結(jié)構(gòu)等帶來一系列影響，使得我們不能在顯微鏡下如實(shí)的觀察細(xì)胞的生命過程。Zernike發(fā)明的相襯顯微鏡通過改變直接透射光和相位物體微弱的散射光之間的位相關(guān)系，將空間的位相變化轉(zhuǎn)換成人眼可觀測的強(qiáng)度變化，使得透明相位物體無需染色即可清晰的觀察其內(nèi)部細(xì)節(jié)。 ...

基于SLM的干涉子孔徑的替代策略[9]，以確保SLM的有效區(qū)域上的像差可以被校正到λ/ 40或更好。如圖7所示，由于使用了制造工藝，MLO SLM的本地波前像差很低。殘留誤差被去除以確保神經(jīng)元激發(fā)的衍射受限焦點(diǎn)。（a）原始的1920 x 1152像素SLM波前（λ/ 7 RMS）（b）應(yīng)用了像差校正的波前（λ/ 20 RMS）（c）未應(yīng)用校正的像差曲面圖。 （c）應(yīng)用校正后的像差曲面圖。神經(jīng)元激發(fā)效率光遺傳學(xué)的目標(biāo)是了解神經(jīng)回路的功能，以及發(fā)射模式和行為之間的關(guān)系。為了獲得成功，科學(xué)家需要能夠監(jiān)測和操縱盡可能多的神經(jīng)元，并以與自然發(fā)生的電路動力學(xué)相匹配的速率復(fù)制發(fā)射模式。有許多因素決定每秒可處 ...

顯微鏡，微分干涉檢測（Differential interference contrast DIC），以及今天我們要說的熒光觀察（Fluorescence Microscope）要介紹熒光顯微鏡，我們需要先簡單介紹一下熒光原理：在光的照射下，具有熒光特性的物質(zhì)的電子在吸收能量后，可由低能級電子層躍遷到高能級電子層。高能態(tài)的電子是不穩(wěn)定的，它會在極短的時(shí)間內(nèi)（10-8s），以輻射光的形式釋放能量后，回到原來的能態(tài)。這時(shí)發(fā)出的光即為熒光（fluorescence），其波長比激發(fā)光的波長要長，原理如圖2-6所示。利用物質(zhì)對光吸收的高度選擇性，可制成各種濾片，吸收一定波長范圍的光或允許特定波長的光通過 ...

多模態(tài)空間光干涉顯微鏡(spatial light interference microscopy, SLIM)和落射熒光對載玻片進(jìn)行成像，覆蓋相同的視野(見圖1b)。對所得圖像進(jìn)行處理以提取與單個(gè)病毒顆粒相關(guān)的圖像對(見圖1c)。使用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練U-Net卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，熒光圖像作為ground-truth。U-Net輸出語義分割圖，即對各種病毒類型進(jìn)行分類和標(biāo)記的圖像(見圖1d)。（2）圖像采集。在相襯顯微鏡(Nikon Eclipse Ti倒置顯微鏡)上集成SLIM模塊(CellVista，Phi Optics，Inc.)采集熒光(ground truth)和SLIM(SLIM本質(zhì)上是嚴(yán)格 ...

的馬赫-曾德干涉儀 (MZI) 網(wǎng)格(mesh)可以實(shí)現(xiàn)任意矩陣乘法而不會產(chǎn)生基本損耗(fundamental loss)，這些架構(gòu)也很容易配置和控制。具體來說，zui近的硅光子神經(jīng)形態(tài)電路已經(jīng)證明了使用相干光對矩陣向量乘法的奇異值矩陣分解實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，在硅芯片上制造的MZI實(shí)現(xiàn)了逐元素乘法。這種設(shè)計(jì)代表了使用光的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)z關(guān)鍵構(gòu)建模塊之一的真正并行實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)代代工廠(foundry)可以輕松地批量制造這種類型的光子系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)之一是 MZI 的數(shù)量隨著向量中元素?cái)?shù)量N以N2增長，這是實(shí)現(xiàn)任意矩陣的必要結(jié)果。隨著光子電路尺寸的增加，損耗、噪聲和缺陷也成為更大的問題。因此，構(gòu)建足夠準(zhǔn) ...

ehnder干涉光路。激光器出光經(jīng)過第一個(gè)半波片(HWP1)和偏振分光棱鏡(PBS)組合，分成物參光能量比可調(diào)(通過旋轉(zhuǎn)HWP1實(shí)現(xiàn))的物光和參考光。參考光路有第二個(gè)半波片(HWP1),用于調(diào)整參考光的偏振方向，使得最終的干涉對比度最大。物光和參考光的光路使用相同的物鏡，用于抵消物鏡引入的相位畸變。最終物光和參考光經(jīng)過分光棱鏡(BS,非偏振敏感)合束，被相機(jī)接收。通過旋轉(zhuǎn)BS以改變物光和參考光之間的夾角，以形成離軸干涉干涉光路。激光器輸出功率20mW(MSL-III-532,長春新產(chǎn)業(yè))，25X/0.4物鏡(GCO-2114MO，大恒新紀(jì)元)。(2)植物細(xì)胞誘導(dǎo)脫水引起細(xì)胞核在一個(gè)大的范圍內(nèi)旋 ...

和參考光發(fā)生干涉計(jì)算得來。它的優(yōu)勢在于天然考慮了遮擋和視差線索，因此渲染準(zhǔn)確。但代價(jià)是計(jì)算量巨大。將CGH的一些計(jì)算預(yù)先存儲在查找表中可以降低計(jì)算的要求。通過在專門構(gòu)建的硬件加速器上執(zhí)行計(jì)算也可以加快計(jì)算的時(shí)間。盡管計(jì)算機(jī)全息領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是從zui近的文獻(xiàn)來看，使用基于波前的算法計(jì)算的三維圖像的質(zhì)量仍然很難令人信服(見圖4)。這也證明了要再現(xiàn)完整詳細(xì)的全息圖像是多么的困難。圖4、文獻(xiàn)中基于波前的計(jì)算機(jī)生成全息圖的光學(xué)重建示例在許多情況下，使用基于波前的方法計(jì)算的全息圖像缺乏紋理(見圖4(2))。這是因?yàn)榧y理的渲染需要考慮到材料表面精細(xì)的細(xì)節(jié)，而計(jì)算機(jī)還無法達(dá)到這種層次的細(xì)節(jié)。機(jī) ...

面板上，使用干涉圖案模仿來自物體的真實(shí)世界波前，從而使2D投影呈現(xiàn)3D效果。在全息圖的早期，帶有特殊涂層的照相底片用于記錄波前的幅度和相位信息。今天，使用計(jì)算機(jī)和顯示器生成全息投影。典型的計(jì)算機(jī)生成的全息圖由算法計(jì)算并使用空間光調(diào)制器進(jìn)行投影1。雖然一些增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)系統(tǒng)使用顯示屏幕，如 OLED發(fā)射圖像或用清晰面板反射投影圖像，但先進(jìn)的全息技術(shù)是一種新興的、具有大眾市場潛力的AR可視化方法。基于計(jì)算機(jī)生成全息(CGH)顯示的AR設(shè)備示意圖。CGH上傳到空間光調(diào)制器上，參考光照射下的衍射光通過分束器的一個(gè)方向到達(dá)人眼，真實(shí)環(huán)境通過分束器的另一個(gè)方向進(jìn)入人眼，形成組合帶有AR圖像的背景環(huán)境圖像 ...

的光互相發(fā)生干涉而形成散斑圖像。當(dāng)照射的樣品是動態(tài)的時(shí)候，散斑模式就會發(fā)生變化。（2）如圖1，連續(xù)采集到的兩幀散斑圖像，每幀圖像劃分成小的探測窗口I1(x,y)和I2(x,y)，計(jì)算這兩個(gè)探測窗口的互相關(guān)，獲得單次操作的相關(guān)圖。（3）為了提高信噪比，操作n次（文中選用n=4），求取平均相關(guān)圖。（4）從平均相關(guān)圖找到峰值位置，計(jì)算出在采集時(shí)間間隔內(nèi)的粒子位移，從而計(jì)算出視場內(nèi)的速度圖。（5）以一個(gè)像素為步長移動探測窗口，重復(fù)(2)-(4)，直到整個(gè)散斑圖都被探測窗口掃描完畢，獲得整個(gè)散斑場的速度圖。實(shí)驗(yàn)裝置解析：532nm連續(xù)激光，經(jīng)過聲光調(diào)制器(acousto-optical modelato ...

自光源的光的干涉能力。我們現(xiàn)在考慮兩個(gè)相干的極限情況。在第一種情況，光源是空間相干的，且干涉條紋可見度始終是最大的，此時(shí)：將方程（8）應(yīng)用到方程（6）可得：另一種情況則相反，光源是空間不相干的，干涉條紋可見度始終是最小的。在此情形下，相干函數(shù)為：將方程（10）代入方程（6），得：在方程（11）中，系統(tǒng)響應(yīng)|p(x,y)|2是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)。它的傅里葉變換H(u,υ)是光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF）。OTF與光瞳函數(shù)的二維自相關(guān)成正比：出于簡化考慮，常數(shù)比例因子被略掉，這對我們的分析只有很小的影響。盡管如此，OTF在其原點(diǎn)以統(tǒng)一最大值表示。我們注意到，所有的真實(shí)光源都是部分相干的。大多數(shù)的被動成像 ...