本文關(guān)鍵詞：基于貝塞爾光束和相位成像的非線性光學(xué)顯微

  更多相關(guān)文章： 非線性光學(xué)顯微 雙光子顯微 貝塞爾光束 相位成像 相干反斯托克斯拉曼散射顯微

【摘要】：非線性光學(xué)顯微成像是基于光學(xué)非線性效應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)比機(jī)制對(duì)微觀物體進(jìn)行成像的顯微方法。該方法具有化學(xué)組分選擇性,能對(duì)特定的分子、化學(xué)鍵進(jìn)行高襯度成像。非線性過(guò)程對(duì)激發(fā)光強(qiáng)的非線性依賴(lài)關(guān)系,使得非線性光學(xué)顯微具有較高的空間分辨能力和成像深度,在生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。本論文主要研究基于特殊照明和相位成像的非線性光學(xué)顯微方法,以期望進(jìn)一步提高非線性光學(xué)顯微的成像深度并抑制背景噪聲,主要完成了以下研究工作:1)理論研究了基于貝塞爾光束的雙光子熒光顯微成像方法。將角譜理論和散射介質(zhì)分層傳輸模型相結(jié)合,提出了一種雙光子熒光顯微過(guò)程的模擬方法。利用該方法研究貝塞爾光束的產(chǎn)生、在散射介質(zhì)中傳輸及其激發(fā)雙光子熒光和熒光收集的整個(gè)過(guò)程。模擬結(jié)果表明,基于貝塞爾光束的雙光子熒光顯微技術(shù)具有較高的成像深度和成像速度。2)實(shí)驗(yàn)上采用空間光調(diào)制器產(chǎn)生了參數(shù)可調(diào)節(jié)的貝塞爾光束,實(shí)現(xiàn)了對(duì)貝塞爾光束中心光斑大小及其焦深長(zhǎng)度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。同時(shí),采用散射介質(zhì)分層傳輸模型和角譜理論相結(jié)合的方法,研究了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)貝塞爾光束傳輸過(guò)程中中心光斑自愈合快慢的影響,得出了一系列對(duì)實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)意義的結(jié)果。3)提出一種基于貝塞爾光束用作泵浦光(Pump beam)和高斯光束用作斯托克斯光(Stokes beam)的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)顯微方法。通過(guò)相位成像方法獲得遠(yuǎn)場(chǎng)CARS的復(fù)振幅分布,根據(jù)逆矩陣法可以獲取樣品的三維結(jié)構(gòu)分布。基于該特殊的照明方式,CARS顯微具有較長(zhǎng)的焦深和軸向分辨能力。4)研究了兩種單光束相位成像方法。一種是基于頻譜調(diào)制的相襯成像方法,該方法首次實(shí)現(xiàn)了相襯圖樣的襯度可調(diào),而且還可以對(duì)物體的相位信息進(jìn)行定量測(cè)量。另一種是基于結(jié)構(gòu)照明的單光束相位成像方法,該方法將結(jié)構(gòu)照明和單光束相位成像技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)對(duì)相位物體(如透明生物樣品)的分辨率增強(qiáng)成像。5)提出一種基于相位成像的寬場(chǎng)CARS顯微去噪聲方法。通過(guò)記錄不同軸向位置處CARS信號(hào)的強(qiáng)度分布,采用光傳輸方程和基于迭代的相位成像方法獲取寬場(chǎng)CARS成像的相位分布。利用共振CARS和非共振背景信號(hào)在相位上的差異,實(shí)現(xiàn)了對(duì)背景噪聲的抑制。由于該方法可在保持原有CARS顯微裝置的基礎(chǔ)上有效抑制背景噪聲,因此具有良好的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：非線性光學(xué)顯微 雙光子顯微 貝塞爾光束 相位成像 相干反斯托克斯拉曼散射顯微
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O437
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 專(zhuān)業(yè)名詞中英文對(duì)照表9-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 光學(xué)顯微技術(shù)概況13-16
• 1.2 非線性光學(xué)顯微的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)16-21
• 1.2.1 雙光子熒光顯微17
• 1.2.2 二次諧波顯微17-18
• 1.2.3 相干反斯托克斯拉曼散射顯微18-19
• 1.2.4 非線性光學(xué)顯微技術(shù)存在的不足和研究熱點(diǎn)19-21
• 1.3 非線性光學(xué)顯微的傳統(tǒng)研究方法21-23
• 1.3.1 幾何光學(xué)方法21-22
• 1.3.2 物理光學(xué)方法22-23
• 1.4 本論文的目的和意義23-24
• 1.5 論文的主要內(nèi)容和章節(jié)安排24-26
• 第二章 基于貝塞爾光束的雙光子熒光顯微理論研究26-46
• 2.1 雙光子熒光顯微基礎(chǔ)簡(jiǎn)介26-29
• 2.1.1 工作原理-共聚焦熒光顯微26-27
• 2.1.2 工作原理-雙光子熒光顯微27
• 2.1.3 雙光子熒光顯微的特點(diǎn)27-28
• 2.1.4 雙光子熒光顯微的應(yīng)用28-29
• 2.2 貝塞爾光束29-30
• 2.3 基于貝塞爾光束的雙光子熒光顯微30-44
• 2.3.1 理論研究方法簡(jiǎn)介31-34
• 2.3.2 成像過(guò)程的數(shù)值模擬34-44
• 2.4 小結(jié)44-46
• 第三章 貝塞爾光束在散射介質(zhì)中傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)研究46-59
• 3.1 空間光調(diào)制器簡(jiǎn)介46-49
• 3.1.1 概述46-47
• 3.1.2 液晶空間光調(diào)制器的工作原理47-49
• 3.2 貝塞爾光束的產(chǎn)生及其參數(shù)控制49-53
• 3.2.1 貝塞爾光束的產(chǎn)生50-52
• 3.2.2 貝塞爾光束的參數(shù)控制52-53
• 3.3 貝塞爾光束在散射介質(zhì)中傳輸53-58
• 3.3.1 數(shù)值模擬53-55
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)研究55-58
• 3.4 小結(jié)58-59
• 第四章 貝塞爾光束在CARS顯微中的應(yīng)用研究59-77
• 4.1 CARS顯微成像概論59-62
• 4.1.1 CARS顯微成像的基礎(chǔ)知識(shí)59-60
• 4.1.2 CARS顯微裝置60-61
• 4.1.3 CARS顯微應(yīng)用61-62
• 4.2 基于貝塞爾光束的CARS顯微成像研究62-75
• 4.2.1 CARS成像實(shí)驗(yàn)裝置介紹63-65
• 4.2.2 CARS成像計(jì)算方法介紹65-68
• 4.2.3 CARS成像過(guò)程理論和實(shí)驗(yàn)研究68-71
• 4.2.4 基于貝塞爾光束的CARS成像特點(diǎn)71-75
• 4.3 小結(jié)75-77
• 第五章 單光束相位成像技術(shù)研究77-91
• 5.1 相位成像概況77-79
• 5.2 條紋對(duì)比度可調(diào)相位相襯顯微79-84
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方法及原理79-81
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論81-84
• 5.3 基于結(jié)構(gòu)照明單光束相位成像84-90
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置84-85
• 5.3.2 相位再現(xiàn)方法85-89
• 5.3.3 相位成像分辨率的提高89-90
• 5.4 小結(jié)90-91
• 第六章 寬場(chǎng)CARS相位成像去背景研究91-106
• 6.1 CARS顯微成像中的背景91-93
• 6.1.1 CARS顯微成像中的背景噪聲91-93
• 6.1.2 常見(jiàn)CARS去背景方法93
• 6.2 寬場(chǎng)CARS相位成像去背景理論93-98
• 6.2.1 寬場(chǎng)CARS相位成像原理93-96
• 6.2.2 TIE方程簡(jiǎn)介96-97
• 6.2.3 迭代相位獲取法簡(jiǎn)介97-98
• 6.3 基于相位成像的CARS去背景研究-數(shù)值模擬98-101
• 6.3.1 基于TIE方法的CARS相位成像98-100
• 6.3.2 基于迭代相位獲取法的CARS相位成像100-101
• 6.4 基于相位成像的CARS去背景研究-實(shí)驗(yàn)研究101-104
• 6.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置101-102
• 6.4.2 基于TIE方法相位成像的CARS去背景研究102-103
• 6.4.3 基于迭代相位獲取法相位成像的CARS去背景研究103-104
• 6.5 小結(jié)104-106
• 第七章 總結(jié)和展望106-108
• 參考文獻(xiàn)108-126
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果126-128

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張京雷;竇文斌;孟洪福;;貝塞爾波束散射特性研究[J];微波學(xué)報(bào);2012年S1期

2 余燕忠;;貝塞爾波束的研究[J];泉州師范學(xué)院學(xué)報(bào);2010年02期

3 馬寶田;吳逢鐵;馬亮;;非穩(wěn)腔主動(dòng)式直接獲取納秒近似無(wú)衍射貝塞爾綠光[J];物理學(xué)報(bào);2010年09期

4 戴玉蓉;丁德勝;;小瓣數(shù)貝塞爾聲束的二次諧波[J];物理學(xué)報(bào);2011年12期

5 任志君;吳瓊;周衛(wèi)東;吳根柱;施逸樂(lè);;空間誘導(dǎo)產(chǎn)生艾里-貝塞爾光彈研究[J];物理學(xué)報(bào);2012年17期

6 馬寶田;吳逢鐵;邱振興;盧文和;;帶圓錐透鏡的非穩(wěn)貝塞爾光學(xué)諧振腔[J];光子學(xué)報(bào);2009年09期

7 張敏;徐建波;李杰;竇會(huì)慶;李曉青;王強(qiáng);;貝塞爾光束中瑞利粒子所受橫向力的參數(shù)理論分析[J];光學(xué)與光電技術(shù);2009年01期

8 楊桂珍;貝塞爾——第一個(gè)測(cè)定恒星視差的科學(xué)家[J];知識(shí)就是力量;1998年01期

9 黃啟祿;吳逢鐵;盧文和;;被動(dòng)方式產(chǎn)生近似無(wú)衍射貝塞爾光技術(shù)[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué);2009年04期

10 張前安;吳逢鐵;鄭維濤;;無(wú)衍射貝塞爾光束非球面透鏡設(shè)計(jì)[J];強(qiáng)激光與粒子束;2012年06期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 張寧;;用圓盤(pán)貝塞爾曲線進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的插值[A];幾何設(shè)計(jì)與計(jì)算的新進(jìn)展[C];2005年

2 鄭娟娟;姚保利;楊延龍;;貝塞爾光束自愈合特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];2012年西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

3 鄭娟娟;葉彤;姚保利;楊延龍;郜鵬;雷銘;嚴(yán)紹輝;但旦;馬百恒;閔俊偉;段_";李澤;唐創(chuàng);;貝塞爾光束雙光子激發(fā)熒光收集的模擬[A];2011西部光子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

4 張前安;吳逢鐵;鄭維濤;;一種產(chǎn)生無(wú)衍射貝塞爾光束的非球面透鏡設(shè)計(jì)[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

5 李成良;蒲繼雄;陳子陽(yáng);朱文越;;貝塞爾光束在湍流大氣中傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

6 傅小明;;貝塞爾光經(jīng)球差透鏡后的光譜位移非對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

7 邊少鋒;紀(jì)兵;;貝塞爾大地問(wèn)題新解[A];《大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)進(jìn)展》論文集[C];2004年

8 朱艷英;沈軍峰;竇紅星;魏勇;徐雪楠;;用計(jì)算全息法獲取高階類(lèi)貝塞爾空心光束[A];中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)2010年光學(xué)大會(huì)論文集[C];2010年

9 熊運(yùn)陽(yáng);;貝塞爾曲線的表示集及其應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)幾何設(shè)計(jì)與計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李學(xué)華;二戰(zhàn)名機(jī)“海盜”：礦工小子的作品[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 陳祝洋;典型含核粒子對(duì)貝塞爾波束的散射特性研究[D];西安電子科技大學(xué);2015年

2 鄭娟娟;基于貝塞爾光束和相位成像的非線性光學(xué)顯微[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2015年

3 馬秀波;貝塞爾光束傳播與散射特性研究[D];天津大學(xué);2012年

4 蔡澤彬;光致異構(gòu)系統(tǒng)中孤子的內(nèi)部振蕩及其傳輸特性的研究[D];華中科技大學(xué);2010年

5 陳君;光學(xué)微操控的若干理論研究[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 薛冬梅;零級(jí)貝塞爾光束的“無(wú)衍射”特性及其應(yīng)用研究[D];山東師范大學(xué);2007年

2 楊曉雨;一維貝塞爾光學(xué)格子中表面波孤子傳播行為研究[D];浙江師范大學(xué);2009年

3 張建榮;無(wú)衍射貝塞爾光束的研究及相關(guān)參數(shù)的測(cè)量[D];華僑大學(xué);2006年

4 周脈樂(lè);貝塞爾齒輪高速水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的機(jī)理分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];浙江理工大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：783972