光热显微成像及其在生物医学上的应用

来源 :第十届全国光子学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingfei1415
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  光热显微成像由于其极高的灵敏度及不需要对样品染色,在材料及生物医学方面越来越得到相关领域研究人员的关注。本文主要介绍了本小组利用两种光热显微技术在生物成像上的应用,其中非线性光热成像相对传统光热显微成像在横向分辨上有>20%的增强,共聚焦光热显微成像能消除常规光热显微成像在纵向上双峰值的问题。
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计算光学显微成像集几何光学、物理光学、信息光学、计算光学、现代信号处理、生物医学光子学等理论于一体的新兴交叉技术研究领域:其将光学编码(如结构照明,孔径编码,附加光学传函,子孔径分割,探测器可控位移等)与数字解码(相干解调,相位复原,光场调控,压缩感知,单像素重建)有机结合,以提高显微成像质量(信噪比,对比度,动态范围),简化成像系统(无透镜,缩小体积,降低成本),突破光学系统与图像采集设备的分辨
自加速光场的出现,使人们对长久以来所认为的"光沿直线传播"这一论断进行重新审视。实现波束非直线轨迹的调控成为光学乃至光学相关应用领域中一个新的研究热点。本文从自加速光场的角谱函数出发,提出通过对角谱函数进行调制进而获得新型自加速光场的思想,设计出了一种波束轨迹曲率中心分属轨迹两侧的S形非傍轴自加速光场。
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纳米颗粒、亚波长细胞及单分子的光学操控和检测在生物传感、医学诊断、纳米结构组装以及研究生物分子间相互作用等方面具有重要的应用价值。然而,由于传统光镊存在光学衍射极限,实现纳米尺度物体的操控和检测十分困难。为了突破衍射极限,国际上报道的方法大都采用光子晶体谐振器或表面等离激元光镊,但容易导致局部热效应,而且在三维精准操控上仍面临巨大挑战。
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光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种非侵入、高分辨率、可在体检测生物组织内部微结构的生物医学光学成像技术.它是继X射线CT、MRI、超声诊断技术之后的又一种新的层析成像方法,可实现对人体、生物体进行活体无创检测.OCT技术在眼科应用中表现出独特的技术优势,目前已被作为眼科无创、高分辨检测的标准,得到了广泛的应用.
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近年来,部分相干光束由于其独特的光学特性和丰富的物理内涵而受到广泛关注。部分相干光束可以携带两类特殊位相即涡旋位相和扭曲位相。携带涡旋位相或扭曲位相的部分相干光束具有轨道角动量,在微粒操控、超分辨成像、大气激光通信等领域具有重要的应用前景。本报告将介绍部分相干光束位相调控与测量研究进展。
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衍射或散射场的相位包含场的大部分信息,但由于图像传感器的带宽限制,无法直接对相位进行记录,而需要采取计算方法从记录的光强图样中对其进行恢复,并进而提取相位中所包含的重要信息。在本次报告中,我们将就相位恢复在计算成像中的应用,汇报我们课题组的一些工作,主要包括计算关联成像的信噪比增强、透过散射介质成像和光场矩显微成像等。
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光声成像是一种新型医学影像方式,具有高对比度和高空间分辨率等优点,并具有三维成像能力,对肿瘤等疾病的发展过程提供了重要的观测手段,对重要疾病的早期诊断具有重要意义。人体组织(如血管)对ns脉冲光进行吸收时产生超声信号,这一成像方式通过对激发出的超声信号进行探测,能够还原出待测组织的三维空间形貌。
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随着微电子、光电子信息技术以及生命科学的发展,要求以光学为基础的光刻特征尺寸、成像分辨率、以及信息记录点尺寸达到纳米尺度。然而,受到光学衍射极限的制约(光斑尺寸D~λ/NA),基于可见光波段的远场光学分辨率一般只能达到半波长,这就需要突破衍射极限,发展超分辨纳米光学。
会议
针对传统光纤陀螺静态寻北方案中存在的自动化程度较低、精度不高等不足,论文着重对光纤陀螺动态寻北的原理及算法进行了深入分析,利用Simulink仿真工具箱建立了光纤陀螺逐点最小二乘拟合动态寻北算法的仿真模型,并重点针对影响光纤陀螺动态寻北精度的平台转速和采样频率进行了仿真计算和优化分析。
扩散光学成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)是近红外组织光谱技术(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)的空间分辨拓展。作为一种基于模型的无创性功能成像模态,该技术在在体(In Vivo)生物医学检测领域具有广泛应用潜力。本报告回顾了DOT技术的基本原理和实现方法,重点介绍其在乳腺肿瘤诊断、高级脑功能探测、新生儿脑发育监护以及疾病小动物荧光
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