高次諧波光譜中
全量子軌道映射研究獲進(jìn)展
本報(bào)訊 近日，中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室（籌）光物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員魏志義研究組利用自己組建的阿秒激光裝置，實(shí)現(xiàn)了電子波包在自由態(tài)的各條量子軌道上的直接定位，獲得了全量子軌道分辨的高次諧波譜。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在近期出版的《物理評論快報(bào)》上。
高次諧波由于光子能量高、脈寬短，使得它在物理、化學(xué)和生物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過其與物質(zhì)的相互作用，人們不僅可以研究原子、分子和固體中的超快動(dòng)力學(xué)過程，而且還可以對納米尺度的物質(zhì)進(jìn)行時(shí)間分辨的衍射成像。此外高次諧波也是自由電子激光裝置、具有時(shí)間分辨的極短波長角電子能譜儀等科學(xué)裝置中理想的種子脈沖及光源。
研究表明，使用短于兩個(gè)光振蕩周期的驅(qū)動(dòng)激光脈沖，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)激光的空間相位分布和原子偶極相位的空間分布，可以令不同量子軌道產(chǎn)生的高次諧波在光譜中完全分開。由于驅(qū)動(dòng)激光的時(shí)空分布、電子波包的時(shí)空演化和物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息通過碰撞過程被傳遞到高次諧波中，高次諧波的光譜也直接映射了電子的量子軌道信息，因此該研究結(jié)果對于深入了解高次諧波光譜所反映的物理圖像，促進(jìn)其在阿秒物理、原子分子物理和凝聚態(tài)物理等學(xué)科中的應(yīng)用都有重要意義。
新型自適應(yīng)光學(xué)
雙光子熒光顯微鏡問世
本報(bào)訊 近日，美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所吉娜博士小組與中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所王琛博士合作，研制出一種新的自適應(yīng)光學(xué)雙光子熒光顯微鏡。通過校正活體小鼠大腦的像差，在視覺皮層的不同深度處均獲得了提高數(shù)倍的成像分辨率和信號強(qiáng)度，使得原來在活體鼠腦中不可見或者模糊的細(xì)節(jié)變得清晰可見，她們成功將該方法應(yīng)用于老鼠視覺皮層第五層的形貌結(jié)構(gòu)成像和鈣離子功能成像。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期《自然—方法》上。
在該自適應(yīng)光學(xué)雙光子熒光顯微鏡中，研究人員將空間光位相調(diào)制器光學(xué)共軛到顯微物鏡的后焦平面，通過位相調(diào)制器將入射光分成若干子區(qū)域，每一塊子區(qū)域的波前都可以被獨(dú)立控制。同時(shí)，她們用數(shù)字微陣列光處理器，以不同的頻率同時(shí)調(diào)制其中一半子區(qū)域的入射光強(qiáng)度，以另一半子區(qū)域作為“參考波前”。來自所有子區(qū)域光束會(huì)在焦點(diǎn)處會(huì)聚干涉，通過監(jiān)測焦點(diǎn)激發(fā)的雙光子信號隨時(shí)間的變化情況，并進(jìn)行傅里葉變換分析，可以“分解”得到被調(diào)制的每一塊子區(qū)域的“光線”的貢獻(xiàn)信息，從而可以實(shí)現(xiàn)對一半子區(qū)域波前的并行測量。對另一半子區(qū)域重復(fù)這一測量過程，從而獲得整個(gè)入射波前的信息并進(jìn)行校正。
使用該方法，約1~3分鐘即可完成像差的測量和校正，無須復(fù)雜計(jì)算，適用于任何標(biāo)記密度和標(biāo)記類型的樣品，得到的像差校正圖案可以用于提高較大視場范圍內(nèi)的成像質(zhì)量。該方法同時(shí)為研究小鼠大腦皮層深層區(qū)域的生物、醫(yī)學(xué)問題提供了可行性方案。
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