纳米分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像

采用附加探测光声子耗尽法来实现超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像. 此方法引入一束环形分布的附加探测光来消耗点扩展函数周边的相干声子, 实现点扩展函数的改造, 从而达到超越衍射极限的空间分辨率. 为了获得更高的空间分辨率和更佳的相位匹配条件, 通常需采用高数值孔径物镜对抽运光、斯托克斯光和探测光进行聚焦, 此时标量衍射理论不再成立. 基于矢量衍射理论, 分析了线偏振光、圆偏振光先后经过螺旋相位片和高数值孔径物镜后的光强分布, 结果表明: 圆偏振光在高数值孔径物镜后焦平面的光强分布呈中心对称状, 较线偏振环形光更适合作为附加探测光. 此外, 采用全量子理论分析了附加探测光声子耗尽法. 结果表明: 当附加探测光与探测光强度比为80时, 成像系统的横向空间分辨率可以达到45 nm; 继续提高附加探测光强度, 空间分辨将进一步提高.     

一种新型皮秒同步扫描变像管

本文将报道一种新型皮秒同步扫描变像管理论和实验研究结果。皮秒同步扫描变像管所研究的对象是超快速弱光现象,由此而引起的瞬态空间电荷效应可略而不计。根据这一特点,我们设计了一种电子光学系统,其最高工作电压只有5kV,其偏转灵敏度增至12.4cm/kV,较国外管型高出2.5倍。这将使其扫描线路的输出功率大大降低,从而不     

Analysis of detection limit to time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering nanoscopy

In the implementation of CARS nanoscopy, signal strength decreases with focal volume size decreasing. A crucial problem that remains to be solved is whether the reduced signal generated in the suppressed focal volume can be detected. Here reported is a theoretical analysis of detection limit （DL） to time-resolved CARS （T-CARS） nanoscopy based on our proposed additional probe-beam-induced phonon depletion （APIPD） method for the low concentration samples. In order to acquire a detailed shot-noise limited signal-to-noise （SNR） and the involved parameters to evaluate DL, the T-CARS process is described with full quantum theory to estimate the extreme power density levels of the pump and Stokes beams determined by saturation behavior of coherent phonons, which are both actually on the order of ~ 109 W/cm2. When the pump and Stokes intensities reach such values and the total intensity of the excitation beams arrives at a maximum tolerable by most biological samples in a certain suppressed focal volume （40-nm suppressed focal scale in APIPD method）, the DL correspondingly varies with exposure time, for example, DL values are 103 and 102 when exposure times are 20 ms and 200 ms respectively.     

用于双光子激发荧光寿命显微成像的高重复频率皮秒扫描相机

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围,实现大面积两维空间高时间分辨取样测量,从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用,设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源,通过脉冲提取器将76MHz的高重复频率降低为1MHz,采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5ps,非线性为2.60%,可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命,取得了与参考文献一致的实验结果。     

基于虚拟光学的三维空问数字水印系统

数字水印已成为数字作品版权保护的一种手段。数字水印是一种嵌入到图像、视频或者音频数据中的不可见标志，通过对水印信息的检测可以达到保护多媒体数据版权的目的。先前众多的水印算法大部分是基于二维操作的(如静止图像、视频)。基于虚拟光学信息隐藏理论提出了一种三维空间的数字水印算法。该数字水印算法能成为一种多媒体数据产权保护的有效方案。对算法的测试结果表明，该算法对于噪声叠加、剪切、有损压缩等常见的信号处理操作具有较高的鲁棒性。同时，该算法由于引入了虚拟光学信息隐藏思想，将虚拟光路的几何结构参量作为密钥，设计出了多重“锁”和多重“密钥”，大大提高了水印系统的密钥空间，仿真结果表明该算法具有良好的安全性。     

电子束在微束斑X射线源中运动轨迹的计算

轰击金属靶面的高能电子束束斑大小，是决定微束斑X射线最终X射线束斑尺寸的关键因素之一，当LaB6晶体阴极发射电流为60μA时，采用5点不等距有限差分法（FDM）计算了整个仪器内旋转对称电子光学系统电场的分布，并利用Ruge-Kutta法从LaB2阴极发射端开始追踪了电子束在整个系统内部的运动，经计算，聚焦在靶面上的电子束斑直径约为600-1000nm。     

聚焦慢速高荷态重离子束微束斑X射线源

利用电子束离子源(EBIS)或者电子束离子陷阱(EBIT)产生的慢速高电荷态重离子束轰击金属靶面,离子束与靶面作用并复合辐射特征X射线;并将高荷态离子束采用离子光学系统会聚为微细束后再与靶面作用,能够辐射出微米甚至亚微米级、纳米级的微束斑X射线.本文介绍这一新型微束斑X射线源的结构、机理及其特性等.     

Effects of the microstructure slab with pillars on light extraction of GaN light-emitting diode

The positive z direction relative light extraction efficiency of GaN light-emitting diodes with microstructure slab is calculated by three-dimensional finite-difference time-domain method, where the microstructure slab consists of a graphite lattice of pillars. The results show that the two-dimensional graphite-arranged pillars suppress light extraction. When there is a thick pillar in the middle of the pillars, the structure can enhance light extraction of the light-emitting diodes. The tower-like pillars, which are thin on the top of the pillars and thick on the bottom of the pillars, benefit the light extraction when the angle of the tower-like pillars is proper.     

X射线光栅微分相衬成像视场分析

X射线光栅微分相衬成像对由轻元素构成的物质的内部探测具有传统吸收成像无法比拟的优势, 尤其在癌症的早期诊断和轻元素材料及器件的无损检测等领域应用潜力巨大. 大视场成像是影响该技术从实验室走向实际应用的重要因素. 针对大视场成像的客观需求, 基于菲涅耳衍射原理和光栅结构特征, 建立了量化物理模型用于分析影响成像视场的因素, 提出了实现大成像视场的有效途径, 为未来大视场光栅微分相衬成像方法的设计和应用提供理论依据.     

静电浸没物镜轴外OTF的求解

静电浸没物镜在宽束成象器件中有着广泛的应用,而这些器件制作的成本一般来说又是比较高的。在电子计算机高度发展的今天,事先对该器件电子光学系统的精确设计是非常必要的。同时,在器件制作之前,对其设计质量作一合理的评价也是极为需要的。为此,我们编制了J-21机静电电子光学系统设计计算通用程序。