非線性光學的相干拉曼散射方法：受激拉曼散射（SRS）和相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）。相干拉曼效應最早是在1960年代發現的。在1990和2000年代末，由于超快鎖模激光器的進步，謝尼（Sunney Xie）及其同事率先將CARS9和SRS10用于無標記化學顯微鏡。從那時起，這些技術已廣泛用于化學，生物學和材料科學研究。 CARS和SRS有很多相似之處。這些非線性光學過程通常在相同條件下發生，并且儀器設置幾乎相同。但是，有一些差異。就像自發的拉曼一樣，CARS信號（圖1中的ω為反斯托克斯）與入射光束（ωp，泵浦，ωs斯托克斯）的波長不同，使用短通濾波器很容易將信號從入射光中分離出來。到達檢 ...

理自旋態時，相干性的損失。為了維持磁場敏感態，就需要去抑制這種弛豫。雖然可能有些反直覺，但是這一點可以通過增加蒸汽密度來實現。這樣就增加了自旋交換碰撞率。在低磁場的環境下發生極高數量的碰撞，自旋在兩次碰撞中沒有足夠的時間發生退相干，這就使得偏振態可以得到保持，從而也就維持了對外部磁場的敏感度。這被稱為無自旋交換弛豫（Spin-Exchange Relaxation Free，SERF）區間。在SERF區間里，偏振氣體宏觀磁動量遵循Bloch等式——一組描述宏觀磁場變化關于時間的方程。這樣，外部磁場的變化就可以得到很好的描述。這種描述表明，通過測量透過氣室的光強得到的蒸汽偏振，是關于外部磁場的洛 ...

時間。因此，相干拉曼方法，如受激拉曼散射如今被廣泛的應用于顯微鏡研究。在這個應用指南中，我們將講述如何使用Moku:Lab的鎖相放大器進行受激拉曼散射的信號探測。背景介紹拉曼光譜是一種非破壞性的分析化學方法。它可以用來直接探測分子的振動模式。相比于基于電子能級的光譜光譜方法，拉曼光譜顯著提高了測量的特異性，而且不需要在系統中引入熒光標記。被測樣品能夠以完全無接觸，無標記的方法進行檢測，防止了其他因素對系統的影響6，7。紅外光譜是另一種常見的分子振動光譜方法。紅外與拉曼光譜有著不同的選擇定則。紅外光譜對偶極子的變化敏感，而拉面光譜則對極化率敏感4。這使得紅外與拉曼對特定的化學鍵振動有著更好的探測 ...

光結構中的非相干光，但它常用來與光腔結合形成激光器：法布里-珀羅Fabry–Perot lasers這是簡單的量子級聯激光器。首先用量子級聯材料制備光波導以形成增益介質。然后，晶體半導體器件的兩端裂開，在波導的兩端形成兩個平行的鏡子，從而形成Fabry-Pérot諧振器。從半導體到空氣界面的解理面上的剩余反射率足以創建一個諧振器。Fabry-Pérot量子級聯激光器能夠產生高功率，但在更高的工作電流下通常是多模態。波長主要可以通過改變QC裝置的溫度來改變。分布式反饋Distributed feedback lasers分布式反饋(DFB)量子級聯激光器類似于Fabry-Pérot激光器，除了建 ...

應引起的輸運相干性的改變就是一個很好的例子，它可以極大地改變通過隧道裝置的峰值電流。因此，盡管通過微調振蕩器強度和反交叉能量仍有望取得一些改進，但提高器件性能的真正關鍵將是基于材料的。由于高效量子級聯激光器QCL的快速發展，在λ~4.6 ~ 4.8 μm范圍內實現了室溫連續運行的高功率DFB QCL[19,20]。設計并制備了一種簡單的平面光柵，其光柵深度為120nm。計算得到的耦合系數為1.37cm?1，模態損失識別為0.4 cm?1，對于5 mm長腔的單模態工作是足夠的。后刻面涂HR涂層，前刻面涂AR涂層。AR涂層不僅有助于提高斜度效率，而且有助于凈化FP模式的高鏡面損耗的激光光譜。寬11 ...

兩類：一類是相干測量，另一類是非相干測量。相干測量主要包括多波長干涉測量、線性調頻干涉測量以及基于光學頻率梳的測量方法。非相干測量則主要包括飛行時間法和相位測距法，飛行時間法通過測量激光信號在測量端與目標端的飛行時間來計算被測的距離，測量距離大，可以達到幾十千米；相位測量法通過對激光光強進行正弦調制，然后通過測量目標端與測量端的相位差來計算被測距離，本質上是將飛行時間轉化為相位差進行測量，這種方法在大距離測量的時候由于環境因素的影響會導致回光能力的迅速衰減從而引起較大的測量誤差，一般最高只能達到0.1mm 的測量精度；相干測量方法利用光的干涉現象進行測量，測量精度較高，在一些高精度的應用中經常 ...

諧的光纖光源相干反斯托克斯拉曼散射顯微鏡已成為一種強大的技術，具有許多在生物醫學成像、細胞生物學和醫學領域的應用。如果泵浦源和斯托克斯場，分別以頻率ωp和ωs與拉曼活性分子相互作用,以并且頻率Ω=ωp-ωs發生共振，產生頻率為ωAS=2ωp-ωs的諧振反斯托克斯信號。這個信號允許對未染色樣品進行化學選擇性成像。然而，這個信號也有不包含任何特定的化學信息的非共振信號的貢獻。這種非共振背景強度取決于采樣，非共振信號會使共振信號失真，甚至可以淹沒諧振信號 。共振和非共振CARS響應起源于來自三階磁化率。在外向方向上檢測 CARS信號顯著降低了非共振型號的貢獻，因此提高了檢測靈敏度。盡管如此，許多可以 ...

和足夠明亮的相干光源。當前不足：通常通過將光學元件（如可編程空間光調制器、階梯式相位板和螺旋菲涅爾波帶板）插入光的傳播路徑中，可以輕松產生OAM光束，然而這些方法不適用于現代X射線自由電子激光器（XFEL，目前科學應應用中亮度最高的X射線源）。基于此，中國科學院上海應用物理研究所的Nanshun Huang和Haixiao Deng提出了一種不需要外部光學元件，直接從X射線自由電子激光振蕩器（XFELO）生成強OAM光束的方法。創新點：（1）利用XEFLO腔的布拉格反射鏡和縱橫模耦合，在傳統的XFELO結構中進行模式選擇，從而產生自然攜帶OAM的完全相干硬X射線。結果：（1）模擬結果表明，在沒 ...

譜，而紅色為相干）。現在，我們使用一個非常軟件的錘頭來激勵一個結構，頻率范圍為800Hz。如圖1所示，我們看到，過了400Hz，輸入功率譜（藍色）有較明顯的衰減。也注意到，400Hz之后，相干（紅色）開始明顯衰減，而且過了400Hz，頻響FRF（黑色）看上去也不是特別好。此處癥結在于，高頻部分沒有足夠的激勵來引起結構響應。沒有輸入就沒有輸出。因為測得的輸入、頻響、以及相干不可接受，則不必妄談測得的輸出。現在，讓我們使用一個非常硬的錘頭來激勵一個結構，頻率范圍為200Hz。如圖2所示，我們看到，輸入功率譜（藍色）在感興趣的整個頻率范圍內非常平坦。也注意到，對于此次測量結果，相干（紅色）不是特別好 ...

作(以減小互相干擾)，且使用熱電(Peltier)冷卻對其降溫。（2）圖像處理。圖像采集使用相機品牌自有軟件采集。圖像處理軟件基于MATLAB開發，術中熒光圖像偽彩顯示。原始圖像首先經過中值濾波降噪(鄰域尺寸9*9)。然后通過像素計數(pixel counts)將熒光圖像轉為偽彩圖像。高強度區域黃色顯示，低強度區域藍色顯示。此外，術中根據外科醫生的診斷分配指示正常組織信號強度的可視化閾值。高于此閾值的像素計數為偽彩色，而低于此閾值的部分被識別為正常組織信號并調整為透明顯示。閾值可調整以滿足不同手術的需求。熒光圖像與白光圖像重疊，使得外科醫生能夠輕松識別腫瘤的位置并確定切除區域。（3）研究流程。 ...