- 2025-05-26 18:22:05超連續譜激光器
- 超連續譜激光器是一種能夠產生寬光譜范圍連續光譜的激光器。其通過非線性光學效應，如自相位調制、四波混頻等，將泵浦光轉換為覆蓋從紫外到紅外等多個波段的超連續光譜。這種激光器具有光譜范圍廣、亮度高、相干性好等優點，廣泛應用于光學成像、光譜分析、生物醫學、材料科學等領域。超連續譜激光器是光學研究和應用中的重要工具，推動了多個學科領域的發展。
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超連續譜激光器問答
- 2020-12-18 14:32:05應用分享|超連續譜激光器如何助力分析和預測天氣？
- 我們的日常經驗表明，當寒流在下降時暖流在上升。這種眾所周知的物理現象簡單的描述了熱對流過程的原理，這樣的過程不僅出現在自然界中也同樣出現在技術應用里。在自然界里，地球大氣內部的溫差會引起的湍流對流，其特征是無特征且混沌的空氣運動，這使得預測連續幾天的天氣變得困難。近年來，出現了很多顯著大規模和長時間對流模式存在的報道[1]，[2]。這些所謂的上層結構主宰著的熱量和質量轉移，并可能導致氣流的極大波動。這些上層結構是否有助于極端天氣情況？這仍然知之甚少。在德國伊爾默瑙理工大學熱力學和流體力學研究所，科學家們正在研究熱驅動流。該小組通過使用數值模擬和實驗方法研究了，在這些流動中演化出的大量模式和旋渦的大小和動力學參量。The Rayleigh-Bénard cell（瑞利-伯納德裝置）經常被用于實驗。該模型實驗讓科學家通過分別加熱和冷卻頂部和底部的板層，在邊界條件下引發熱對流。如果兩塊板之間出現高溫差，則在裝置內部會形成湍流，這樣在時間和空間則表現出與地球大氣流動相似的特性。除了數值模擬，該小組還進行了實驗以獲取有關上層結構的起源和動力學的詳細信息。為了確定它們對熱量和質量傳遞的影響，必須同時測量速度和溫度分布。為此，該小組使用熱致變色液晶（TLC）作為示蹤劑顆粒。當TLC被白光照亮時，溫度分布可以通過其顏色確定。當使用粒子圖像測速法（PIV）時，速度分布可以通過確定TLC在流體中的運動來評估。除了新的評估方法外，例如 基于神經網絡[3]，超連續譜激光器的重大技術進步也促進湍流對流的實驗研究，因為這些光源提供了超 強且空間相干的白光激光束，從而能夠以非常高的空間分辨率同時測量溫度和速度[4]。該小組建立了一個由裝滿水的小圓柱狀Rayleigh-Bénard cell組成的基于超連續譜激光SUPERK LASER的RAYLEIGH-BéNARD對流實驗裝置實驗（請參見如下圖），用于研究白光激光器對速度場和溫度場的即時測量。超連續譜激光器（SuperK EXTREME EXR-20，NKT Photonics）與光學短通濾光片（SuperK SPLIT，NKT Photonics）耦合后，通過產生500 nm的薄光層，對懸浮的TLC進行白光照明。實驗裝置由具有懸浮熱致變色液晶（TLC）的Rayleigh-Bénard cell組成，可由超連續譜激光器產生的薄光層照亮。一臺色敏相機用于檢測從TLC散射的光。在下面的畫面中，您將看到白光激光器（SuperK EXTREME，NKT Photonics）如何從左側照亮懸浮在Rayleigh-Bénard cell內水中的熱致變色液晶（R20C20W型TLC，LCR Hallcrest）。TLC既充當示蹤劑顆粒又充當溫度傳感器。不但可通過應用“粒子圖像測速”（PIV）確定了粒子位移，還通過評估其反射色可獲取TLC的溫度。需要注意的是，配色方案與直覺相反：冷的紅色羽流下降，而熱的藍色羽流上升。參考文獻[1] S. Emran, J. Schumacher, Large-scale mean patterns in turbulent convection, J. Fluid Mech. 776 (2015) 96–108.[2] Pandey, J.D. Scheel, J. Schumacher, Turbulent superstructures in Rayleigh-Bénard convection, Nat. Commun. 9 (2018) 2118.[3] Moller, C. Resagk, C. Cierpka, On the application of neural networks for temperature field measurements using thermochromic liquid crystals. Exp Fluids 61, 111 (2020).[4] K?nig, S. Moller, N. Granzow, C. Cierpka, On the application of a supercontinuum white light laser for simultaneous measurements of temperature and velocity fields using thermochromic liquid crystals, Exp Therm Fluid Sci 109:109914 (2019).
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- 2023-05-18 16:59:34全共線多功能超快光譜儀與高精度激光掃描顯微鏡，二維材料與超快
- 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT MONSTR Sense Technologies是由密歇根大學研究人員成立的科研設備制造公司。該公司致力于研發為半導體研究應用而優化的超快光譜儀和顯微鏡，突破性的技術可將光學器件和射頻電子器件耦合在一起，以穩健的方式測量具有干涉精度的光學信號，真正實現一套設備、一束激光、多種功能。圖1. 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT不僅兼具共振和非共振超快光譜探測，還可以兼容瞬態吸收光譜（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多維相干光譜探測(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。開創性的全共線光路設計，使其可以與該公司研發的高精度激光掃描顯微鏡（NESSIE）聯用，實現超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發也充分考慮了用戶的使用體驗，系統軟件可自動調控參數，光路自動對齊、無需校正等特點都使得它簡單易用。全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT主要技術參數：高精度激光掃描顯微鏡NESSIE MONSTR Sense Technologies的高精度激光掃描顯微鏡NESSIE可用入射激光快速掃描樣品，在幾秒鐘內就能獲得高光譜圖像。該設備可適配不同高度的樣品臺和低溫光學恒溫器，物鏡高度最多可變化5英寸，大樣品尺寸同樣適用。NESSIE顯微鏡是具有獨立功能，可以與幾乎任何基于激光測量與高分辨率成像的設備集成在一起，也非常適合與該公司研發的全共線多功能超快光譜儀集成。 圖2. 高精度激光掃描顯微鏡NESSIE 高精度激光掃描顯微鏡-NESSIE的輸入信號為單個激光光束，輸出信號為樣品探測點收集的單個反向傳播光束，這樣的光路設計確保了反傳播信號在掃描圖像時不會相對于輸入光束漂移，因而非常適用于激光的實驗中的成像顯微鏡系統。 圖3. 使用NESSIE在室溫下測量的GaAs量子阱的圖像。a） 用相機測量的白光圖像。b） 用調諧到GaAs帶隙的80MHz激光器（5mW激光輸出）進行激光掃描線性反射率測量。c） 同時測量的激光掃描四波混頻圖像揭示了影響GaAs層的亞表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE應用案例：1. 高精度激光掃描顯微鏡用于材料表征 美國密歇根大學課題組通過使用基于非線性四波混頻（FWM）技術的多維相干光譜MDCS測量先進材料的非線性響應，利用激子退相和激子壽命來評估先進材料的質量。課題組使用通過化學氣相沉積生長的WSe2單分子層作為一個典型的例子來證明這些功能。研究表明，提取材料參數，如FWM強度、去相時間、激發態壽命和暗/局部態分布，比目前普遍的技術，包括白光顯微鏡和線性微反射光譜學，可以更準確地評估樣品的質量。在室溫下實時使用超快非線性成像具有對先進材料和其他材料的快速原位樣品表征的潛力。圖4. (a)通過擬合時域單指數衰減得到的樣本的去相時間圖，在圖(a)中用三角形標記的選定樣本點處的FWM振幅去相曲線【參考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究 過渡金屬二鹵代化合物（TMDs）是量子信息科學和相關器件領域非常有潛力的材料。在TMD單分子層中，去相時間和非均勻性是任何量子信息應用的關鍵參數。在TMD異質結構中，耦合強度和層間激子壽命也是值得關注的參數。通常，TMD材料研究中的許多演示只能在樣本上的特定點實現，這對應用的可拓展性提出了挑戰。美國密歇根大學課題組使用了多維相干成像光譜（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 簡稱MDCS），闡明了MoSe2單分子層的基礎物理性質——包括去相、不均勻性和應變，并確定了量子信息的應用前景。此外，課題組將同樣的技術應用于MoSe2/WSe2異質結構研究。盡管存在顯著的應變和電介質環境變化，但相干和非相干耦合和層間激子壽命在整個樣品中大多是穩健的。圖5. （a）hBN封裝的MoSe2/WSe2異質結構的白光圖像。（b）MoSe2/WSe2異質結構在圖（a）中的標記的三個不同樣本點處的低功率低溫MDCS光譜。（c）圖（b）中所示的四個峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混頻積分圖。（d）MoSe2/WSe2異質結構上的MoSe2共振能量圖。（e）MoSe2/WSe2異質結構的WSe2共振能量圖。（f）所有采樣點的MoSe2共振能量與WSe2共振能量【參考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 摻雜MoSe2單層中吸引和排斥極化子的量子動力學研究 當可移動的雜質被引入并耦合到費米海時，就形成了被稱為費米極化子的新準粒子。費米極化子問題有兩個有趣但截然不同的機制： (i)吸引極化子（AP）分支與配對現象有關，跨越從BCS超流到分子的玻色-愛因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），這是斯通納流動鐵磁性的物理基礎。二維系統中的費米極化子的研究中，許多關于其性質的問題和爭論仍然存在。黃迪教授課題組使用了Monstr Sense公司的全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT研究了摻雜的MoSe2單分子層。課題組發現觀測到的AP-RP能量分裂和吸引極化子的量子動力學與極化子理論的預測一致。隨著摻雜密度的增加，吸引極化子的量子退相保持不變，表明準粒子穩定，而排斥極化子的退相率幾乎呈二次增長。費米極化子的動力學對于理解導致其形成的成對和磁不穩定性至關重要。圖6. 單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜【參考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)
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- 2023-03-28 09:14:23人到中年，超一半食道細胞攜帶基因突變
- “平均而言，在人20多歲時的食道組織中，每個健康細胞攜帶至少幾百個突變，隨著年齡的增長，這一突變值會增加至超2000個！”——這是發表《Science》期刊上一篇文章的***新結論，它揭示了一個“隱藏的世界”。 這一研究由Wellcome Sanger研究所和劍橋大學MRC癌癥研究中心的科學家們完成，他們發現：當步入中年，健康人超一半的食道組織都已被攜帶致癌基因突變的細胞所占據！也就是說，與癌癥相關的基因突變在正常組織中廣泛存在。 科學家們在正常的食道組織中發現一組密集的突變細胞群，而且它們攜帶的突變基因在之前都被認為與食道癌有關。他們揭示了在整個生命過程中體細胞突變發生的趨勢，而結局只有“適者生存”（only the fittest mutations survive）——突變細胞占據主要組成。DOI: 10.1126/science.aau3879突變數遠超預期 基因突變發生于細胞***的時候。隨著年齡的增長，細胞***次數變多，突變也隨之累積。這些發生在正常組織中的突變，被稱為“體細胞突變”（somatic mutations），也是理解癌癥以及可能引發衰老的***步。但是限于技術，這些突變仍屬于未知領域。 在這項新研究中，科學家們招募了9名參與者（年齡范圍在20 - 75歲），使用靶向和全基因組測序技術，繪制了他們正常食道組織突變細胞的圖譜。這些食道組織被認為是健康的，因為參與者沒有已知的食道癌病史，也沒有服用與食道有關的藥物。 團隊負責人、來自Wellcome Sanger研究所和MRC癌癥研究中心的Phil Jones教授表示：“在顯微鏡下，來自于健康個體（沒有癌癥跡象）的食道組織看起來完全正常。但是，細致到遺傳層面，我們發現健康的食道充滿了突變。”http://www.giant-bio.com/home-newsinfo-id-4255.html 研究人員發現，在幾乎所有食道癌中都存在的一種突變基因——TP53，已經在5-10%的正常細胞中發生了突變。這表明，癌癥的發生來源于這一小部分突變細胞。正常細胞中突變率更高 相比于正常細胞，中年人可能攜帶更多的突變細胞。這項研究***揭示，20多歲時，人的每一個健康食道細胞平均至少攜帶幾百個突變，而且，這一突變數會在以后的生活中增加至超2000個。更意外的是，人至中年，控制基因***的NOTCH1基因被發現幾乎在一半的食道細胞中都出現了突變。相比于癌變細胞，該基因在正常組織中的突變頻率多出幾倍。 核酸提取磁珠作為新冠病毒RNA提取的重要原料，是吉恩特生物自主研發生產的高分子材料，將均一的分子材料的粒徑控制在合理的范圍內，加入磁性，再引入配基，從而使分子材料具備磁響應性和生物吸附性能，在核酸提取的過程中可以得到良好的應用，尤其是GNT-108磁珠，更是對新冠病毒的RNA提取具有較高的特異性，提取結果可直接應用與下游定量檢測。
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- 2023-05-26 11:43:55全共線多功能超快光譜儀與高精度激光掃描顯微鏡，二維材料與超快光學實驗必備！
- 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大學研究人員成立的科研設備制造公司。該公司致力于研發為半導體研究應用而優化的超快光譜儀和顯微鏡，突破性的技術可將光學器件和射頻電子器件耦合在一起，以穩健的方式測量具有干涉精度的光學信號，真正實現一套設備、一束激光、多種功能。圖1. 全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT不僅兼具共振和非共振超快光譜探測，還可以兼容瞬態吸收光譜（Transient absorption (TAS)）、相干拉曼光譜(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多維相干光譜探測(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。開創性的全共線光路設計，使其可以與該公司研發的高精度激光掃描顯微鏡（NESSIE）聯用，實現超高分辨超快光譜顯微成像。全共線多功能超快光譜儀的開發也充分考慮了用戶的使用體驗，系統軟件可自動調控參數，光路自動對齊、無需校正等特點都使得它簡單易用。全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT主要技術參數：若您對設備有任何問題，歡迎掃碼咨詢！高精度激光掃描顯微鏡NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光掃描顯微鏡NESSIE可用入射激光快速掃描樣品，在幾秒鐘內就能獲得高光譜圖像。該設備可適配不同高度的樣品臺和低溫光學恒溫器，物鏡高度最多可變化5英寸，大樣品尺寸同樣適用。NESSIE顯微鏡是具有獨立功能，可以與幾乎任何基于激光測量與高分辨率成像的設備集成在一起，也非常適合與該公司研發的全共線多功能超快光譜儀集成。圖2. 高精度激光掃描顯微鏡NESSIE高精度激光掃描顯微鏡-NESSIE的輸入信號為單個激光光束，輸出信號為樣品探測點收集的單個反向傳播光束，這樣的光路設計確保了反傳播信號在掃描圖像時不會相對于輸入光束漂移，因而非常適用于激光的實驗中的成像顯微鏡系統。圖3. 使用NESSIE在室溫下測量的GaAs量子阱的圖像。a） 用相機測量的白光圖像。b） 用調諧到GaAs帶隙的80MHz激光器（5mW激光輸出）進行激光掃描線性反射率測量。c） 同時測量的激光掃描四波混頻圖像揭示了影響GaAs層的亞表面缺陷若您對設備有任何問題，歡迎掃碼咨詢！BIGFOOT+NESSIE應用案例：01高精度激光掃描顯微鏡用于材料表征美國密歇根大學課題組通過使用基于非線性四波混頻（FWM）技術的多維相干光譜MDCS測量先進材料的非線性響應，利用激子退相和激子壽命來評估先進材料的質量。課題組使用通過化學氣相沉積生長的WSe2單分子層作為一個典型的例子來證明這些功能。研究表明，提取材料參數，如FWM強度、去相時間、激發態壽命和暗/局部態分布，比目前普遍的技術，包括白光顯微鏡和線性微反射光譜學，可以更準確地評估樣品的質量。在室溫下實時使用超快非線性成像具有對先進材料和其他材料的快速原位樣品表征的潛力。圖4. (a)通過擬合時域單指數衰減得到的樣本的去相時間圖，在圖(a)中用三角形標記的選定樣本點處的FWM振幅去相曲線【參考】Eric Martin, et al; Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022).02二維材料中激子相互作用和耦合的成像研究過渡金屬二鹵代化合物（TMDs）是量子信息科學和相關器件領域非常有潛力的材料。在TMD單分子層中，去相時間和非均勻性是任何量子信息應用的關鍵參數。在TMD異質結構中，耦合強度和層間激子壽命也是值得關注的參數。通常，TMD材料研究中的許多演示只能在樣本上的特定點實現，這對應用的可拓展性提出了挑戰。美國密歇根大學課題組使用了多維相干成像光譜（Multi-dimensional coherent spectroscopy, 簡稱MDCS），闡明了MoSe2單分子層的基礎物理性質——包括去相、不均勻性和應變，并確定了量子信息的應用前景。此外，課題組將同樣的技術應用于MoSe2/WSe2異質結構研究。盡管存在顯著的應變和電介質環境變化，但相干和非相干耦合和層間激子壽命在整個樣品中大多是穩健的。圖5. （a）hBN封裝的MoSe2/WSe2異質結構的白光圖像。（b）MoSe2/WSe2異質結構在圖（a）中的標記的三個不同樣本點處的低功率低溫MDCS光譜。（c）圖（b）中所示的四個峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混頻積分圖。（d）MoSe2/WSe2異質結構上的MoSe2共振能量圖。（e）MoSe2/WSe2異質結構的WSe2共振能量圖。（f）所有采樣點的MoSe2共振能量與WSe2共振能量【參考】Eric Martin, et al; Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022)03摻雜MoSe2單層中吸引和排斥極化子的量子動力學研究當可移動的雜質被引入并耦合到費米海時，就形成了被稱為費米極化子的新準粒子。費米極化子問題有兩個有趣但截然不同的機制：(i)吸引極化子（AP）分支與配對現象有關，跨越從BCS超流到分子的玻色-愛因斯坦凝聚；（ii）排斥分支（RP），這是斯通納流動鐵磁性的物理基礎。二維系統中的費米極化子的研究中，許多關于其性質的問題和爭論仍然存在。美國德克薩斯大學奧斯汀分校李曉勤教授課題組使用了Monstr Sense公司的全共線多功能超快光譜儀BIGFOOT研究了摻雜的MoSe2單分子層。課題組發現觀測到的AP-RP能量分裂和吸引極化子的量子動力學與極化子理論的預測一致。隨著摻雜密度的增加，吸引極化子的量子退相保持不變，表明準粒子穩定，而排斥極化子的退相率幾乎呈二次增長。費米極化子的動力學研究對于理解導致其形成的配對和磁不穩定性至關重要。圖6. 單層MoSe2在不同柵極電壓下的單量子重相位振幅譜【參考】Di HUANG, et al; Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)若您對設備有任何問題，歡迎掃碼咨詢！
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- 2021-08-10 13:52:45連續波蝶形激光器
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