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期刊信息/Journal information
激光与光电子学进展
激光与光电子学进展

范滇元

月刊

1006-4125

lop@siom.ac.cn

021-69918222

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海市800-211信箱）

激光与光电子学进展/Journal Laser & Optoelectronics ProgressCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊由中科院上海光学精密机械研究所和国家惯性约束聚变委员会联合主办。旨在关注科技发展热点，报道高新技术前沿，追踪科技研发动态，介绍科学探索历程；展示最新科技产品，汇萃时尚科技讯息。
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    偏振荧光显微成像技术及研究进展(特邀)

    魏明哲刘钧宇郭敏刘华锋...
    188-203页
    查看更多>>摘要：生命体是由大量有机排列的分子组成的,其结构不仅与分子的位置分布有关,还与分子的排列方式和空间取向有关.偏振荧光显微成像技术利用荧光的偏振特性,能够对生物结构的分子取向进行观测和成像,进而从分子层面揭示生命活动的功能和代谢信息,有力推动了生物医学相关领域的研究和发展.本文从偏振荧光成像原理出发,对目前存在的多种偏振荧光显微成像技术进行原理介绍和现状分析,列举了其在生物医学领域的相关应用,讨论了其发展趋势及前景,旨在为该领域的科研人员了解偏振荧光显微成像技术提供参考.

    偏振荧光显微偏振调制分子取向空间角度传递超分辨

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    基于薄膜光场调控的无标记显微成像、传感及其应用研究进展(特邀)

    张斗国
    204-215页
    查看更多>>摘要：光学薄膜广泛应用于光学仪器和测控技术中,充斥着我们生活的方方面面,使我们的生活更加丰富多彩.不同于常规的光学薄膜应用场景,本综述重点介绍如何将光学薄膜与光学显微成像结合起来.研究方案主要是:基于负载表面等离子体波的贵金属薄膜、具有光子带隙结构的介质多层薄膜,研制出应用于无标记显微探测的平面薄膜光子元件.得益于其平面结构特性与成熟的制作工艺,该类薄膜光子元件可兼容常规明场、宽场显微成像系统,可以作为被测样品的衬底或成像系统的插件.借助于薄膜与光波的近-远场相互作用特性,该器件可以调控系统的照明光场,如实现暗场照明、全内反射照明、边缘增强照明等.通过照明方式的改变,提升成像的对比度、探测灵敏度,进而发展出多模式、高灵敏度、高对比度、无标记光学显微成像与传感系统.为充分发挥该系统结构简单、宽场、高灵敏度、无标记成像的特点,将其应用于环境光子学领域,实现了真实大气环境中单个超细颗粒物吸湿增长过程的原位、实时、无损表征,有望为大气雾霾溯源与追因研究提供有力的科学支撑和技术工具.

    薄膜光场调控,介质多层薄膜贵金属薄膜无标记显微探测大气超细颗粒物

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    光学显微图像定量评价方法及应用研究进展(特邀)

    王瑾张祖鑫陈勰宇董建杰...
    216-232页
    查看更多>>摘要：作为工业数字图像质量评价在应用领域的重要延伸,光学显微图像定量评价主要通过对图像特征和属性进行分析计算,针对性地量化评估图像的质量.近年来,随着各类光学显微成像技术的蓬勃发展,图像定量化评价的重要性日益凸显,在总体图像处理中具有指导性作用.对现有的光学显微图像定量评价指标及相关算法进行总结,对各个算法的模型结构和性能表现进行讨论说明,阐述显微图像定量评价的应用和发展趋势,并对该领域目前所存在的问题和难点进行分析和展望.

    光学显微图像定量评价分辨率信噪比结构相似度

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    单物镜光片三维荧光成像技术研究进展(特邀)

    张一凡李辉杨光
    233-246页
    查看更多>>摘要：光片显微镜由于具有强大的光学层切能力、较快的成像速度和较低的光损伤,成为三维成像的重要工具.光片显微镜通常利用两个垂直放置的物镜分别进行照明和成像,这带来了对样品的空间限制并禁用了高数值孔径的成像物镜.以倾斜平面照明和微镜微器件反射技术为代表的单物镜光片显微技术突破上述限制,展示出在高分辨率和体积高速成像方面的优势,并且可与超分辨显微术等多种技术结合,在近年来取得了巨大发展.介绍单物镜光片显微成像技术的原理、关键性能的提升和其在生物医学的应用.

    生物光学成像光片显微镜三维成像荧光显微镜

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    单分子三维取向超分辨成像技术进展(特邀)

    赵睿航卢晋
    247-259页
    查看更多>>摘要：超分辨显微成像技术自诞生以来,凭借其优异的纳米级空间分辨率,已成为生命科学研究中精准揭示复杂生命现象的重要成像技术.其中,基于单分子定位的超分辨成像策略,使得定位、观察、研究单个探针分子独特的理、化、光学性能成为可能.偏振作为荧光信号的一个重要特性,近年来伴随着单分子三维取向成像技术的发展,逐步在单分子成像和超分辨领域中展示出诸多新颖且重要的应用特性.本文总结了单分子三维取向超分辨成像技术的最新进展,介绍并分析了两类主要的单分子三维取向荧光显微技术——基于荧光吸收与辐射偏振调制的单分子三维取向成像方法以及利用点扩散函数工程将单个荧光分子的三维取向信息编码到荧光图像上的成像策略.此外,还探讨了应用于活细胞或单颗粒的其他类型的超分辨取向成像技术.最后,针对单分子三维取向超分辨成像技术发展与应用前景面临的挑战,进行了总结与展望.

    显微单分子荧光超分辨成像单分子空间取向单分子定位显微术

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    Super-Resolution Fluorescence Microscopy for Cilia Investigation and Ciliopathy Diagnosis(特邀)

    Liu ZhenWu Yang
    260-271页
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    微观探索的新光芒:便携式光声显微成像技术(特邀)

    孙明丽李驰野陈睿黾施钧辉...
    272-287页
    查看更多>>摘要：光声成像(PAl)是一种结合了光学成像高对比度和超声成像深穿透性的生物医学成像模态,近年来得到了迅速发展.其中,光声显微成像(PAM)作为光声成像的重要实现方式之一,可以在毫米级的成像深度上实现微米级甚至百纳米级的分辨率,能够实现对生物组织结构、功能和分子的高分辨率成像,已在临床诊断、皮肤病检测和眼科等领域得到广泛应用.首先对PAM的工作原理和实现方式等进行基本介绍,之后围绕便携式PAM技术,从手持与半手持式、脑部可穿戴式及集成多模态3方面对其研究进展进行综述,随后探讨便携式PAM技术面临的挑战,最后进行总结与展望.

    生物医学成像光声成像光声显微成像便携式光声显微成像

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    超分辨光学显微成像的新武器——镧系离子掺杂上转换纳米荧光探针(特邀)

    李子琦钟晓岚陈朝浩王帆...
    288-299页
    查看更多>>摘要：超分辨荧光成像技术因其能够突破光学衍射极限的限制,为生命科学研究带来全新的观察尺度而获得了诺贝尔化学奖.但是,传统的超分辨荧光显微镜需要极为复杂的光学系统来突破衍射极限,通常伴随着明显的光毒性和低时间分辨率,昂贵的造价以及日益复杂的操作限制了其在生物医学领域中的推广应用.因此,全球各大研究团队都在积极寻求具有近红外、高亮度和抗光漂白的替代荧光探针,并通过改善成像装置与算法,进一步拓展超分辨显微技术的应用范围.稀土元素纳米材料由于其独特而优异的物理化学特性,如显著的反斯托克斯光谱位移、无背景噪声、抗光漂白、光稳定性、低毒性和高成像穿透能力等,持续受到化学、物理学和材料学领域的广泛关注,是近期兴起的一种稳定性优异的无机荧光探针.本文首先简要介绍了上转换纳米颗粒的发光机制,然后讨论了纳米结构材料中实现光子上转换的主要限制.此外还介绍了镧系元素掺杂上转换纳米粒子在超分辨生物成像、分子检测等领域的应用,以及介绍了包括降低激光功率要求和耦合技术难度、提高激光直扫成像分辨率与速度、提高多路复用成像效率等应用技术优势.最后重点介绍了颗粒合成方面的主要挑战、可行的改进措施以及对未来发展的展望,为稀土纳米材料在生命科学成像领域的推广应用提供有力的理论基础与技术支撑.

    荧光显微超分辨成像上转换纳米颗粒镧系离子掺杂

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    光片荧光显微成像技术的发展及应用(特邀)

    周瑶费鹏
    300-307页
    查看更多>>摘要：近几十年来,光片荧光显微镜作为荧光显微技术的一种革新,显著提升了生命科学研究中对组织与细胞结构和功能的高时空分辨率成像能力.相较于传统的落射荧光显微技术,光片显微镜通过选择性逐层照明生物样本,大大提高了光子利用效率,降低了光毒性,并显著提升了成像速度.光片显微镜问世以来,其在生命科学研究中的应用范围逐渐拓宽,从胚胎学、神经科学到肿瘤研究等多个领域均有所涉及,不仅可用于观察细胞和组织的基本结构,还可用于实时监测生物过程中的动态变化.同时,其跨尺度的特点使其适用于从宏观到微观的多个尺度上的观察.本文综述了光片显微镜在高通量成像、超分辨成像以及易用性方面的应用及发展,旨在为生命科学研究人员提供全面的了解和参考,推动光片显微镜在更多领域的应用和发展.

    荧光显微成像光片荧光显微镜高通量成像超分辨成像

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    平场定量相位显微镜在骨髓间充质干细胞线粒体动力学观察中的应用研究(特邀)

    戴太强马英杜宇轩侯燕...
    308-314页
    查看更多>>摘要：分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,传代纯化后接种至共聚焦培养皿,置于自主研发搭建的平场定量相位显微镜下,利用荧光及相位双通道证实线粒体特征后,进行长时间无标记观察,分析平场定量相位显微镜观察到的线粒体分裂、融合过程,以及细胞凋亡过程中的线粒体变化.平场定量相位显微镜无标记观察到的线粒体可与荧光标记的线粒体完全重叠,表明平场定量相位显微镜可以清晰观察线粒体并进行无标记高分辨率成像.同时,平场定量相位显微镜可以对培养条件下的骨髓间充质干细胞进行长时间无标记观察,并高分辨率记录线粒体分裂、融合过程.此外,还利用平场定量相位显微镜首次完整记录了 CCCP作用下线粒体的变化,该变化直观地呈现了线粒体途径的细胞凋亡过程.平场定量相位显微镜可以对培养的细胞进行长时间无标记高分辨率观察,为线粒体动力学的研究提供了一种新的观察手段.

    无标记成像平场定量相位显微镜骨髓间充质干细胞线粒体动力学

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