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(yīng)最早是在1960年代發(fā)現(xiàn)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(xué)顯微鏡。從那時起，這些技術(shù)已廣泛用于化學(xué)，生物學(xué)和材料科學(xué)研究。 CARS和SRS有很多相似之處。這些非線性光學(xué)過程通常在相同條件下發(fā)生，并且儀器設(shè)置幾乎相同。但是，有一些差異。就像自發(fā)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。到達檢測器的光子總量很小 ...

受激拉曼散射顯微鏡Moku:Lab 鎖相放大器的使用拉曼現(xiàn)象由印度科學(xué)家C.V. 拉曼于1920 年代發(fā)現(xiàn)1, 2。如今，拉曼光譜已成為廣泛使用的探知分子振動模式的方法3，4。與其他分析化學(xué)方法相比，光譜方法可以提供很高的空間分辨率，探測裝置無需與樣品相接觸。分子振動光譜提供了相對較高的化學(xué)特異性，且不需要額外的標記。然而，自發(fā)拉曼現(xiàn)象是一個非常弱的散射現(xiàn)象。如果直接使用自發(fā)拉曼進行成像或者顯微研究，一張圖可能需要幾小時的采集時間。因此，相干拉曼方法，如受激拉曼散射如今被廣泛的應(yīng)用于顯微鏡研究。在這個應(yīng)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 ...

基于受激拉曼散射顯微鏡的高靈敏度無標記生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)背景：因為各種化學(xué)鍵有其特征頻率，使得基于紅外吸收和拉曼散射的振動顯微術(shù)可被用作為無標記對比度機制。然而使用長波長的紅外顯微鏡的分辨率不夠，使用短激發(fā)波長的自發(fā)拉曼散射顯微鏡盡管有高分辨率，但是其靈敏度不夠，成像速度不足。相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)顯微鏡的靈敏度要高于自發(fā)拉曼散射顯微鏡，但是因為非共振背景的存在，限制了其探測靈敏度。受激拉曼散射(stimulated raman scattering,SRS)于1968年初次觀測到，隨后在許多光譜研究中得到廣 ...

相放大器模擬受激拉曼散射顯微鏡拉曼效應(yīng)是由C.V.拉曼在20世紀20年代發(fā)現(xiàn)。它是一種廣泛使用的光譜方法來確定分子的振動模式。與其他分析化學(xué)方法相比，光譜方法提供了高空間分辨率。不需要直接接觸就可以獲得化學(xué)信息。振動光譜提供了合理的化學(xué)特異性，而不需要額外的標簽。然而，自發(fā)拉曼效應(yīng)是一個弱散射過程。對于成像和顯微鏡的應(yīng)用來說，獲得一個視場可能需要幾個小時的信號整合時間。因此，相干拉曼散射方法，如刺激拉曼散射效應(yīng)，現(xiàn)在被廣泛用于拉曼成像。在這個應(yīng)用說明中，我們將描述Moku:Lab的鎖相放大器是如何在波士頓大學(xué)的刺激拉曼成像裝置中實現(xiàn)的。介紹拉曼光譜是一種非破壞性的分析化學(xué)技術(shù)。它直接探測樣品的 ...

換空氣來觀察受激拉曼散射，結(jié)果表明拉曼閾值降低到石英光纖拉曼閾值的百分之一左右。因此，不同的填充物可以來增強不同的非線性效應(yīng)。圖4、六邊形結(jié)構(gòu)空心光纖圖5、六邊形空芯光子晶體光纖損耗譜三、空心光纖應(yīng)用空心光纖在醫(yī)療上的應(yīng)用主要是感應(yīng)和診斷治療，空心光纖的最大優(yōu)點是可以傳輸普通固體芯無法傳輸?shù)牟ㄩL。例如，傳統(tǒng)石英基光纖由于其材料吸收，截止波長約在2.1微米，但Er:YAG激光波長達2.94微米、CO2激光波長達10.6微米，這比短波長的石英光纖具有更大的臨床診療優(yōu)勢。通常，利用長波長的高水吸收峰，阻止激光能量穿透作用組織以外，達到精確消融或切割的目的，同時CO2激光良好的止血性能也有助于外科醫(yī)生 ...

成部分，中為受激拉曼散射生成及同時明場顯微鏡成像，右為斯托克斯光束檢測及使用頻譜分析儀進行信號處理。明亮壓縮光源(bright squeezed light)詳細結(jié)構(gòu)見圖2。（2）使用專用的光學(xué)參量放大器在斯托克斯光子之間引入了量子關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)量子關(guān)聯(lián)抑制噪聲，從而提高顯微鏡的信噪比。關(guān)聯(lián)抑制或“壓縮(squeeze)”受激拉曼調(diào)制邊帶(sideband)頻率下斯托克斯場上的噪聲幅度（圖 3a，虛線），同時保持拉曼信號強度不變（盡管時空模態(tài)變化會影響這一點）。成像效果圖:a、拉曼位移為3,055 cm-1的3 μm聚苯乙烯珠子圖像，樣品上泵浦功率6 mW。背景（綠色）無拉曼信號，受到測量噪聲 ...

斯拉曼散射和受激拉曼散射。這兩種技術(shù)都需要高功率的激光抽運，隨著激光功率的增加，信號強度呈非線性增加。盡管這些技術(shù)產(chǎn)生了關(guān)于石墨烯和h-BN的有價值的信息，但2D半導(dǎo)體還沒有利用這些技術(shù)進行探索。而將等離子體與拉曼光譜相結(jié)合是增強拉曼信號和SR的一種很有前途的方法。當金屬納米結(jié)構(gòu)被合適波長的光照射時，會表現(xiàn)出所謂的表面等離子共振(SPR)。SPR在金屬納米結(jié)構(gòu)表面附近伴隨著高度受限的強電場。來自這種高度局域電場附近的樣品的拉曼信號可以增強10個數(shù)量級以上，甚至可以進行單分子檢測。基于這一效應(yīng)，主要有兩種技術(shù):表面增強拉曼光譜(SERS)和增強拉曼光譜(TERS)，這兩種技術(shù)被統(tǒng)稱為等離子體增強 ...

CARS)和受激拉曼散射(SRS)被開發(fā)用來增強拉曼散射信號，以提高拉曼分析或成像的速度。然而，在SERS中使用金屬納米顆粒對生物應(yīng)用造成了一些缺點，CARS或SRS通常局限于查詢一個振動模式，而不是同時測量標本的全拉曼光譜。在不使用外源標記或納米顆粒的情況下獲得完整的光譜(例如400-2000 cm-1)可以更好地了解樣品中的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)。為了提高自發(fā)拉曼光譜的分析通量或成像速度，人們也做出了努力。線掃描拉曼成像系統(tǒng)使用激光線照明代替單一激光焦點，與傳統(tǒng)的逐點掃描技術(shù)相比，成像速度更快。然而，線掃描技術(shù)的成像速度的提高是有代價的；沿激光線方向的空間分辨率降低。近年來，多聚焦共聚焦拉曼光 ...

。那么什么是受激拉曼散射顯微鏡？受激拉曼散射(SRS)顯微技術(shù)是一種相對較新的顯微技術(shù)，是一種相干拉曼散射過程，允許使用光譜和空間信息進行化學(xué)成像[18]，由于相干受激發(fā)射過程[1]能產(chǎn)生約103-105倍的增強拉曼信號，可以實現(xiàn)高達視頻速率(約25幀/s)[2]的高速成像。SRS顯微鏡繼承了自發(fā)拉曼光譜的優(yōu)點, 是一種能夠快速開發(fā)、label-free的成像技術(shù)，同時具有高靈敏度和化學(xué)特異性[3-6], 在許多生物醫(yī)學(xué)研究的分支顯示出應(yīng)用潛力,包括細胞生物學(xué)、脂質(zhì)代謝、微生物學(xué)、腫瘤檢測、蛋白質(zhì)錯誤折疊和制藥[7-11]。特別的是，SRS在對新鮮手術(shù)組織和術(shù)中診斷的快速組織病理學(xué)方面表現(xiàn)出色 ...

得多。圖1.受激拉曼散射原理(A) SRS的能量圖。泵浦和斯托克斯束的共同作用通過虛態(tài)有效地將樣品中的分子從基態(tài)轉(zhuǎn)移到第一振動激發(fā)態(tài)。被激發(fā)的振動狀態(tài)可以通過調(diào)節(jié)泵和斯托克斯梁之間的頻率差來選擇。(B) SRS作為能量轉(zhuǎn)移過程。由于分子振動的激勵，一個泵浦光子被吸收，一個斯托克斯光子被產(chǎn)生，這分別導(dǎo)致了傳輸泵浦光束和斯托克斯光束的SRL和SRG。由于分子振動的相干激發(fā)(圖1B)，一個泵浦光子被樣品吸收，產(chǎn)生一個斯托克斯光子。這導(dǎo)致傳輸泵浦和斯托克斯光束強度的損耗(受激拉曼損耗，SRL)和增益(受激拉曼增益，SRG)分別為ΔIp和ΔIS:其中N為探針體積中的分子數(shù)σ拉曼為分子拉曼散射截面。在SR ...