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Laser & Photonics Reviews发表“极端光学创新研究团队”最新科研成果

近日,光学领域顶尖期刊之一《Laser & Photonics Reviews》同期发表了由“极端光学创新研究团队”肖云峰、施可彬和龚旗煌等撰写的微腔激光研究综述和STED超分辨深层成像研究两项成果,并分别被选为当期的前封面与后封面文章。该国际期刊为双月刊,每期只发表由编辑邀请撰写的2-3篇综述论文,该期刊于2013年始接收发表少量高水平的研究原创文章。

受激辐射淬灭(STED)显微技术是一种通过焦点调制从而获得超分辨成像的方法,因而获得2014年诺贝尔化学奖。但是,受到像差和散射的影响,传统STED显微技术中,如何对样品内部深层成像时保持超分辨已经成为一个难题。团队成员与工学院席鹏研究员合作,利用贝塞尔光束的抗散射和自愈特性,提出将STED显微镜中的损耗光变为中空的一阶贝塞尔光束,实现了高散射和大像差样品例如脑组织仿体样品内部的超高分辨成像。改进后的Gaussian-Bessel STED显微镜在高散射介质中的97微米深度范围内保持了112纳米的超高分辨率,而传统STED显微镜随着深度增加,分辨率急剧下降。相比于通过手动调节物镜校正环补偿像差来实现深层成像的方法,本方法无需人工干预,能够在不同样品上实现高速深层超分辨三维成像。物理学院博士研究生于文韬为本文第一作者,施可彬研究员和工学院席鹏研究员为共同通讯作者。

近五年来,团队在光学微腔及其应用领域取得了多项重要成果,在国际著名学术杂志PNAS、PRL、Advanced Materials和Laser & Photonics Reviews上发表十余篇研究论文,成果入选“2014年度中国高校十大科技进展”。团队成员二十余次受邀在包括SPIE Photonics West、IEEE Photonics Conference 等重要国际学术会议上做邀请报告,产生了很好的国际影响力。《Laser & Photonics Reviews》编辑特邀请团队为该刊撰写单向性微腔激光研究领域的综述文章。在该综述里,他们系统地总结了实现回音壁模式微腔单向性激光出射的几种物理机制及其相关实验进展,并总结了该类单向性激光出射光学微腔的各种光子学应用,最后给出了该领域的未来展望等。肖云峰研究员为文章通讯作者。

上述研究工作得到了国家自然科学基金委重点项目、优秀青年基金项目、科技部973计划,人工微结构和介观物理国家重点实验室以及2011协同中心的共同资助。

论文详见: “Whispering-gallery microcavities with unidirectional laser emission,” Laser Photon. Rev.10, 40–61 (2016) (DOI 10.1002/lpor.201500163) “Super-resolution deep imaging with hollow Bessel beam STED microscopy,” Laser Photon. Rev.10, 147–152 (2016) (DOI 10.1002/lpor.201500151)

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