单个活态细胞显微激光拉曼散射光谱处理方法研究

单细胞激光共焦拉曼散射光谱由于受扫描条件、样品自身浓度以及样品分子组成等因素的影响,其谱线信噪比较低、荧光背景有时较明显从而导致谱线质量较差.本文主要针对活态单细胞的拉曼光谱进行谱线预处理技术研究用以提高谱线的信噪比、灵敏度及降低荧光背景干扰.首先是宇宙射线的去除,之后进行谱线的归类,这是提高谱线灵敏度的关键步骤;其次...     

合成孔径激光成像雷达(Ⅳ):统一工作模式和二维数据收集方程

提出了合成孔径激光成像雷达(SAIL)的一种统一的工作模式,即激光雷达运动的同时进行光束扫描.同时推导了点目标激光雷达方程,据此还定义了SAIL二维数据收集方程,二维数据收集方程组是合成孔径激光雷达的数据产生和收集过程中的完整数学表达,并给出了统一模式的二维数据收集方程.从统一工作模式可以分解出条带扫描模式、聚束模式、滑动聚束模式和光束扫描模式,及其相应的简化二维数据收集方程.上述的光束扫描模式是一种激光雷达和被观察面之间相对静止而只采用光束扫描实现孔径合成成像的新方法,具有特殊的应用范围.     

几种消除蛋白质分子荧光方法的比较

对高荧光产率的蛋白质分子,用几种方法进行荧光猝灭实验以获取拉曼信号。如变换激发激光波长、以小功率激光长时间照射样品、以较大功率激光照射样品、表面增强拉曼散射及硝基苯萃取法,对此做了比较研究,发现消除牛血清白蛋白水溶液样品荧光的最佳方法是硝基苯萃取法,并给出由此得到的激光拉曼谱。     

拉曼光谱法计算多孔硅样品的温度

利用457.5nm固体激光器作为激发光源，得到了在不同功率激发下的多孔硅样品的拉曼光谱以及一些谱峰参数随功率的变化关系. 在从前的理论研究中，认为是由于激光功率的增大导致样品局域温度升高，从而使样品局域粒径变小，并由此引起了一系列谱峰参数的变化. 分别由520cm^-1和300cm^-1附近得到的随功率变化的拉曼谱图，详细讨论并计算了激光功率对多孔硅样品局域温度的定量影响，为拉曼光谱用于样品温度的定量测量奠定了实验基础. 关键词： 拉曼光谱 多孔硅 激光功率 样品温度     

逆向空间偏移拉曼光谱技术应用于聚合物材料结构剖析

空间偏移拉曼光谱技术^[1](spatially offset Raman spectroscopy,SORS)的原理是基于激光照射位置与拉曼信号的收集位置偏移一定的距离。逆向空间偏移拉曼光谱技术^[2](inverse spatially offset Raman spectroscopy,Inverse-SORS)是SORS技术的一种衍生变体。如Scheme 1所示是一套自搭建的Inverse-SORS系统,激光通过锥透镜形成环形光束照射到样品表面上,并在该环形光束的中心位置收集产生的拉曼信号,可通过移动锥透镜调节样品上环形光束的大小,从而改变空间偏移量(Δs)的大小。在本实验中,测试对象有样品Ⅰ:上层是厚度为0.50 mm的PMMA,下层是厚度为0.30 mm的PTFE,以及样品Ⅱ:上层是厚度为0.30 mm的PTFE,下层是厚度为1.50 mm的PMMA;采用波长为532 nm的激光为激发光,其功率为50 mW,信号收集时间60 s。对于样品Ⅰ的实验结果,从图1(a)中可看出,在偏移距离Δs为1.37 mm时可获得几乎纯净的PTFE的拉曼...     

具有抗漂移特性的激光共焦拉曼光谱成像技术与系统

共焦拉曼技术结合了共焦显微技术和拉曼光谱技术,具有高分辨率、高灵敏度、可层析成像的优势,广泛应用于物理、材料科学、生物医学、文物鉴定以及刑侦等领域。由于拉曼光谱成像需要较长时间,测量中系统易受环境等因素影响产生漂移,造成离焦,而现有商用共焦拉曼光谱仪并无定焦能力,容易影响测量结果。针对此问题,研制了一种具有抗漂移能力的激光共焦拉曼光谱探测系统。在不改变共焦拉曼探测基本原理的基础上,利用拉曼轴向响应曲线最大值对应显微物镜焦面这一特性,对每个探测点进行轴向扫描,采集一定数量的轴向信号,通过曲线拟合寻找光谱强度极值位置,保证扫描过程中样品始终处于系统的焦点位置处,抑制离焦影响,改善拉曼光谱成像效果。以单层石墨烯样品进行单点测试,证明仪器在5 μm离焦范围内可以实现实时定焦,定焦后采集到的拉曼光谱强度几乎不变,具有良好的抗漂移能力;对硅台阶样品进行成像测试,结果表明成像过程中,信号强度未发生明显变化,且横向分辨率有一定改善,效果明显优于普通共焦拉曼光谱探测系统。     

一种用多色光作为激发源产生拉曼光谱的新算法

探讨用多色光代替激光作为拉曼光源的新型拉曼光谱仪的可能性。根据拉曼光谱原理, 并通过数学分析, 发现当用多色光照射在样品上时, 所得到的散射光经散射频率校正后在不同频率上的强度分布可以写成样品的Raman-Rayleigh联合散射谱和激发光光源的功率谱的卷积。利用傅里叶变换算法,有可能从多色光照射样品所得到的散射光谱中导出样品的拉曼光谱。基于上述原理,可能发展出不用激光的新一代拉曼光谱仪。     

共焦腔增强的空气拉曼散射

拉曼光谱是一种无损、快速的物质成分分析和检测方法.由于拉曼信号强度微弱,使得拉曼光谱的检测应用受到极大的限制.针对增强拉曼散射信号强度、提高检测灵敏度这一问题,设计了一种用于自发拉曼散射信号增强的共焦腔样品池,开展了基于该共焦腔的空气拉曼散射信号增强研究.共焦腔的腔镜反射率为92%,这一设计在保证共焦腔通带宽度与激光器线宽匹配的同时能有效地降低共振调节难度.实验中采用0°探测构型收集拉曼信号,并由成像式拉曼光谱仪获取光谱信号.实验发现,在共振状态下,共焦腔的耦合效率达到87.5%,单向激光功率实现约11倍放大;与无共振腔相比,共焦腔对拉曼信号实现17倍放大,信噪比提高2倍.此外,空气中CO_2的3σ检测限达到200 ppm量级.结果表明,该系统对自发拉曼散射信号增强效果显著,并且有较高的检测灵敏度.     

多孔硅拉曼光谱随激发功率变化的研究

用阳极氧化法新制备了多孔硅样品,以457．5nm固体激光器为激发光源,在不同激发功率下,获得了拉曼谱图和一些谱峰参量随激光功率的变化关系。解释了520cm^-1和300cm^-1附近拉曼峰随功率变化的一系列可逆的实验现象：随激光功率升高出现的红移和非对称性展宽,主要是由于样品局域平均粒径变小而受量子限域效应的影响导致的;样品局域平均粒径在表面上的二维减小与随激光功率升高而导致的局域温升并不违背基本的热力学定律;高功率时520cm^-1附近双峰的出现是由于多孔硅样品局域平均粒径达到一定阈值而导致的纵模和横模双声子模的分裂。     

显微拉曼技术对毒品检测分析的研究

利用曙微拉曼技术对八种常见毒品做了测试和分析,得到拉曼散射谱。对毒品拉曼谱和分子结构的分析表明：取代支链上甲基的数目和位置对拉曼谱线均有明显的影响。在激发光５１４．５ｎｍ下,几种常见的毒品都具有不同程度的荧光,采取适合的测试条件,对减小拉曼谱的荧光有明显的作用。此外实验中发现那可汀和蒂巴因对强光照射比较敏感,因此控制样品表面的激光功率约１ｍＷ左右。最后分析比较毒品的拉曼谱,给出它们的拉曼谱线,以区     

976 nm激光抽运二氧化硅微球级联拉曼散射激光的研究

利用电极放电产生的电弧高温熔融二氧化硅单锥细纤, 熔融的二氧化硅在表面张力作用下形成表面光滑的微球, 完成高品质因子微球腔的制备. 将976 nm激光通过锥光纤以倏逝场方式高效耦合入微球, 研究具有高能量密度回廊模的微球腔中的三阶非线性现象——受激拉曼散射现象. 在实验中测得了六级级联的拉曼散射激光, 各级拉曼散射激光分别测得单纵模或多纵模; 在抽运光功率不少于582.6 μW时, 测得位于1200 nm附近的拉曼散射激光; 当抽运光功率为3.014 mW时, 测得位于1287.04 nm附近的第六级拉曼散射激光. 关键词： 微球腔 锥光纤 高品质因子 拉曼散射激光     

Multifocus confocal Raman microspectroscopy for fast multimode vibrational imaging of living cells

We have developed a multifocus confocal Raman microspectroscopic system for the fast multimode vibrational imaging of living cells. It consists of an inverted microscope equipped with a microlens array, a pinhole array, a fiber bundle, and a multichannel Raman spectrometer. Forty-eight Raman spectra from 48 foci under the microscope are simultaneously obtained by using multifocus excitation and image-compression techniques. The multifocus confocal configuration suppresses the background generated from the cover glass and the cell culturing medium so that high-contrast images are obtainable with a short accumulation time. The system enables us to obtain multimode (10 different vibrational modes) vibrational images of living cells in tens of seconds with only 1 mW laser power at one focal point. This image acquisition time is more than 10 times faster than that in conventional single-focus Raman microspectroscopy.     

高精度干涉仪针孔空间滤波器研制

应用于高重复频率、高功率193 nm准分子激光器会聚光路中的针孔空间滤波器,除了需要考虑它的材料加工难易、厚度、针孔尺寸等因素外,还需考虑材料抗激光损伤特性。本文利用激光损伤理论中一维热流模型对无限厚和有限厚不同金属样品在高峰值功率193 nm 准分子激光器照射下的损伤阈值进行了分析。结果表明：铝材料在厚度为1.2μm处比其它金属的损伤阈值高,可达1.16×1010 W/cm2,且材料易于加工。利用聚焦离子束技术加工了航空铝材料样品,得到了厚度为1.2和1.5μm的针孔空间滤波器样品。扫描电镜观察其具有较好圆度和内壁粗糙度,基本满足剪切干涉仪对针孔空间滤波器的需求。     

用纯铁氧化法生长的铁氧化物样品的拉曼光谱研究

用显微拉曼光谱对纯铁氧化法生长的新铁氧化物材料进行了结构鉴认和成分分析。实验和分析清楚地证明样品的顶层长出了纳米结构的α—Fe2O3,中间层的主要成分是Fe3O4,底层在测量时很可能是与α—Fe2O3相近的成分。     

Development of portable laser machining system for laser writing applications

This study presents a portable laser machining system that consists of a fiber-optic diode laser source with a wavelength of 808 nm, optic/opto-mechanical components, a laser scanning module, and a laser energy control module. The laser beam quality was measured at different operation frequencies during system evaluation. The experimental results of beam profile evaluation indicate that the enlarged collimated beam was the TEM₀₀ mode with a roundness of approximately of 96%. The output laser power level increased as the pulse frequency increased during laser power evaluation. To control the rotating angle of the galvanometric scanning system, the deflective angle was adjusted using a 0.192 voltage to obtain a deflective value of 1mm and the maximum scan field of 100 × 100mm². The laser source operated at different frequencies, with pulse widths ranging from 530 to 48 μs. Finally, the proposed machine can also be used for black thick paper laser writing applications.     

基于微纳光纤-单壁碳纳米管可饱和吸收体的被动调Q掺镱光纤激光器

为实现具有高脉冲能量的调Q脉冲激光输出,利用微纳光纤-单壁碳纳米管复合的方法制备可饱和吸收体,并对基于该类型可饱和吸收体器件的被动调Q掺镱光纤激光器进行研究。采用拉伸法将普通单模石英光纤拉制成微纳光纤,将其与单壁碳纳米管溶液复合,进一步制备成全光纤集成型器件。将该器件置于环形腔掺镱光纤激光器中,利用976 nm半导体激光器作为抽运源。当抽运功率为53 mW时,实现了调Q脉冲激光输出,激光中心波长为1 039 nm。进一步提升抽运功率至76 mW,可获得脉冲宽度为3.1μs、重复频率为25.5 kHz、单脉冲能量为941nJ的调Q脉冲激光输出。研究表明,利用微纳光纤制备的可饱和吸收体器件具有较高的损伤阈值,可用于实现高脉冲能量的激光输出。     

Multiple quantum well structures and high-power lasers of gaas- algaas grown by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE)1

GaAs/AlGaAs GRIN-SCH type multiple quantum well lasers with four wells of 11 nm GaAs, grown in an MOVPE chimney reactor, exhibit an output power as high as 110 mW/facet (CW, 30°C; 5 μm stripe) and 1.3 W/facet (pulsed, 30°C; 53 μm stripe) until catastrophic optical damage occurs. 2000 hours life tests conducted at 60°C and 15 mW CW show no noticeable degradation for the 5 μm stripe laser with a reflective coating on both facets. Raman spectroscopy on similar multiple quantum well structures with 65 GaAs wells is used to ascertain that the wells have minimum residual aluminum- content.     

用于光纤拉曼放大器抽运源的单级光纤拉曼激光器

抽运光源是光纤拉曼放大器应用于密集波分复用系统的关键技术,设计了一种紧凑型的808nm激光二极管抽运的基于钒酸钇（Nd^3＋：YVO4）晶体1342nm固体激光器模块,提出利用上述1342nm固体激光器抽运基于光纤光栅的单级全光纤型拉曼谐振器获得1．4μm激光输出的光纤拉曼激光器,分析了固体激光器的阈值特性、性能优化方法和单级光纤拉曼谐振器的设计方法。上述1342nm固体激光器模块在抽运功率2W时获得了最大655mW的激光输出功率和42．6％的斜率效率,单级拉曼谐振器的1342nm到1．4μm光功率转换斜率效率达75％,在1425nm、1438nm、1455nm和1490nm处的输出功率达到300mW以上。最后给出基于1．4μm光纤拉曼激光器抽运的宽带平坦放大的光纤拉曼放大器的结构参量和性能测试结果。     

Color center laser pumped with a DCM dye laser

A CW, DCM dye laser has been used to pump a RbCl:Li crystal in a color center laser. The DCM dye laser was pumped by the 488 nm and 514.5 nm lines of an argon ion laser. When used in a broad band configuration the dye laser had a power output in the TEM₀₀ mode in excess of 600 mW at a wavelength of 655 nm. An output power in excess of 10 mW at 2.73 μm was possible from the RbCl:Li crystal in a Burleigh FCL for an input power of 600 mW at 655 nm. This method of pumping for the RbCl:Li alleviates the need for both argon ion and krypton ion laser pumps for the Burleigh FCL. All three crystals can be pumped to the specification power levels with a single argon ion laser.     

内腔级联拉曼光纤激光器输出特性的实验研究

采用标准单模石英光纤作为拉曼增益介质，光纤布拉格光栅作为谐振腔镜，研制了一台内腔级联拉曼光纤激光器。利用掺Yb双包层光纤激光器作为抽运源，实现了二级拉曼转换，在波长1176.8nm获得了309mW的最大输出功率，斜率效率接近51.5％。在小抽运功率下，发现拉曼光纤激光器的输出中存在重复周期约为2.9μs的脉冲序列；当抽运功率大于某一值时，上述脉冲消失，获得了十分稳定的连续输出。