微波光子学

光学频率梳由等间距相位相干的梳齿构成，可以精确测量光的频率，是光学计量和光谱测量领域之中最重要的光源。双光梳光谱学是一种使用光学频率梳光源的大带宽高分辨率光谱测量技术，可以记录两个重复频率中存在微小差异的光梳光源之间的干涉图样

多光子显微镜虽然可以提供快速、实时的组织学图像，但新鲜组织样品的放置和夹持一直是一个难点。如果想将多光子显微镜用于临床诊断，就需要将新鲜组织安装在诊断所需的标准方向上，这就更加困难

用光像大脑一样计算？光子神经网络1、初识神经网络大脑可以被认为是地球上最复杂的生物结构，以人类大脑为例，它是一个由大约1000亿个神经元构成的错综复杂的网络结构。其中，每一个神经元都是一个高度精密的细胞，它包含一个体细胞和轴突，许多的树突与突触

细胞在发生大规模形态变化之前，首先在细胞水平引起代谢的变化。如果能够识别细胞的代谢状态，将有助于早期癌症的诊断。双光子自发荧光显微成像能够达到细胞水平分辨率，在早期宫颈癌的检测中获得令人鼓舞的结果，因此极大地促进了手持式探头的发展

波段在极紫外和软X射线区域的高次谐波脉冲，对光谱学、成像和探测等领域有重大意义。高次谐波产生最重要的两个参数是光子通量和光谱覆盖范围，光子通量指单位时间单位光谱宽度内的光子数，光子通量越高，测量所需时间越短，信噪比越高；光谱覆盖范围越广，则可满足的需求越多

癌症的常规诊断通常需要结合内窥镜检查、活检和组织病理学检查，采用多光子内窥镜成像有望实现高分辨率定位癌区边缘，缩短诊断时间。多光子内窥镜一般使用压电光纤或MEMS扫描镜实现扫描，但这种微型扫描部件角度受限，也增加了装配和灭菌的难度

苏木精－伊红（H＆E）染色是病理检测组织和疾病（如癌症）异常的金标准工具。但H＆E染色繁琐耗时，用于术中诊断会延误和浪费宝贵的时间。近些年发展的实时无标记成像技术，如同步无标记自发荧光多倍频（SLAM）显微镜技术，能在很短的成像时间内提供更多层面的信息来高精度地表征组织

当前胃肠道癌症是癌症相关死亡的首要原因，其中仅胃癌就占死亡原因的第四位。前期针对胃肠癌症的初级预防策略很难制定，因此二级预防是降低目前与胃癌相关的高死亡率的重点。癌前病变一般是多灶性的，需要细致筛查和监测整个粘膜；胃肠道表面大，漏检率高达10%

非线性光学显微镜在过去几十年里已经成为生物医学研究的强大工具。这些无需标记、高分辨率且对样本损伤较小的成像技术在神经科学、细胞生物学和组织工程等多个领域都有广泛的应用。多光子显微镜中的二次谐波发生（S

在癌症检测中，上皮组织发出的双光子激发荧光（TPEF）信号可以用于识别上皮细胞的形态功能变化。二倍频（SHG）信号主要显示细胞外的胶原蛋白结构，而三倍频（THG）可以清楚地显示癌症过程中细胞核的大小和形态，这些非线性光学显微镜的不同模态图像能为病理诊断提供重要的信息

文/陈根 日前，《自然光子学》杂志刊发论文显示，罗切斯特大学的科学家们成功开发了芯片级光子学量子模拟系统，该系统能够模拟物理世界，并控制量子纠缠光子的频率和颜色。 与传统的光子计算方法相比，量子计算将极大地减少物理空间和资源需求

多光子显微镜可以在亚细胞分辨率下对生物组织进行无标记三维成像，利用近红外波段的驱动光源让组织中的成像深度更深，且不易造成光损伤，这些优势使得多光子显微成像成为深脑研究的有力工具。本期介绍用于深脑成像的小型化多光子显微镜

上篇介绍了采用无标记多模态非线性显微镜进行组织光学评估进而辅助癌症诊断的多种指标，验证了将其运用于术中活检样本检测的可行性。本篇主要介绍这种诊断方法在术中应用的实验验证。术中系统测试使用的犬类样本和成像系统见图1(a)

高帧率、高分辨、低光毒性的活体成像技术，能直接跟踪各种细胞间行为，对于生命活动的研究至关重要。无标记非线性光学显微术作为一种活体成像技术，以其非侵入性、高穿透深度、高分辨率等优点，成为神经科学、肿瘤学和免疫学研究的有力工具

光纤是现代医学临床应用中的重要工具，可以在最小侵入程度的条件下进入狭小空间，向特定区域传输激发光并收集光信号，实现显微成像；同时，光纤探针也可直接用作外科手术工具。将非线性光学成像与光纤传输相结合可以实现更加高效的内窥成像

历经30余年的发展，多光子显微镜在诸多先进的光学显微技术中脱颖而出。得益于其亚微米级的高分辨率和独特的光学切片能力，多光子显微镜十分适合具备一定深度的在体生物成像，在神经科学，发育生物学及癌症研究中均发挥了举足轻重的作用

光学将成为未来科技的核心，这是芯片问题的关键。光子科技是中国科技换道超车的大好机遇，消费光子的时代即将到来。从［传统］到［新兴］，IT产业正处在“从电到光”的转换阶段。

双光子激光扫描显微镜结合钙指示剂是活体神经元信号探测的金标准。神经网络中的神经元分布在三维空间中，监测它们的活动动态需要一种能够快速提高体积成像速率的方式。但是，使用光栅扫描多光子显微镜对大量图像进行

对活体生物样品的三维观测是了解细胞功能的重要方法之一。目前已有的三维荧光成像技术包括光片显微成像技术、晶格光照明技术以及激光扫描显微成像技术(如共聚焦显微镜及双光子显微镜)等。其中激光扫描显微镜利用旋转盘可以进行多焦点的激光扫描,提高时间分辨率,而且有利于减少活细胞成像中的光损伤

未来，随着光子芯片技术的成熟，芯片封装成本的进一步降低，光子芯片将从服务器、大型数据中心、超级电脑等大型设备进入机器人、PC、手机等小型移动设备。光子芯片技术运用在将在多媒体和智能终端、超级计算、军事安全等领域。

在非线性光学显微镜中，二倍频（SHG）成像通常用于观测内源性纤维状结构，且SHG的强度很大程度上取决于入射光束的偏振方向与目标分子取向轴之间的相对角度。因此，基于偏振的SHG成像（P－SHG），可通过分析SHG信号强度与入射光束的偏振态之间的函数关系，来获得目标分子的结构信息