نمایشگاه سنسورها + تصویربرداری 2022

فن آوری ها و برنامه های کاربردی ارائه شده است

محصولات و فناوری‌هایی که روی زمین خواهید دید، از آشکارسازها و حسگرها گرفته تا لیزرها و تجهیزات تصویربرداری برای جامعه امنیتی و دفاعی را شامل می‌شود، در حالی که پوشش جامع سیستم‌های حسگر، تجزیه و تحلیل داده‌ها، و پلت‌فرم‌های ماهواره‌ای در سمت سنجش از راه دور ارائه می‌شود.

جذب دو فوتون و انتشار تحریک شده در سلنید روی پلی کریستالی با تحریک لیزر فمتوثانیه

در یک انتشار جدید از Opto-Electronic Advances، نویسندگان گروه مهندسی لیزر در دانشکده مهندسی دانشگاه لیورپول، لیورپول، بریتانیا، جذب دو فوتون و انتشار تحریک شده در سلنید روی پلی کریستالی با تحریک لیزر فمتوثانیه را مورد بحث قرار دادند. .

سلنید روی (ZnSe) یک ماده نوری جذاب، نیمه هادی است که از طیف مرئی تا مادون قرمز دور شفاف است، به عنوان مثال به عنوان پنجره در دوربین های حرارتی حسگر حرارت استفاده می شود. در صورت دوپ شدن، تک کریستال ZnSe اساس دیودهای ساطع کننده نور است. با این حال، خواص نوری آن با شدت نور فرودی متفاوت است - که به آن پاسخ غیر خطی می گویند. این حساسیت مطالعه کنونی را هدایت کرده است که در آن قرار گرفتن در معرض پالس های لیزر 200 فمتوثانیه (2×10-13 ثانیه) در مادون قرمز نزدیک در 775 نانومتر باعث انتشار فلورسانس آبی شدید و زیبا می شود - از طریق فرآیندی به نام جذب 2 فوتونی که در آن جذب همزمان دو فوتون با انرژی کم در 775 نانومتر، الکترون‌ها را به سطوح بالاتری خارج می‌کند، جایی که پس از چند نانوثانیه، فوتون‌های فلورسنت آبی با انرژی بالا (460 تا 500 نانومتر) گسیل می‌شوند.

ماده مورد مطالعه در اینجا ZnSe چند کریستالی است - به راحتی در دسترس است، هنوز بسیار خالص و بسیار ارزان تر از مواد تک کریستال است. همچنین مشخص شد که ضریب جذب دو فوتون (b) با شدت تغییر می‌کند و با استفاده از تکنیک Z-scan اندازه‌گیری می‌شود که در آن یک نمونه نازک از ZnSe از طریق یک پرتو لیزر با تمرکز ضعیف در حین اندازه‌گیری تغییر در انتقال منتقل می‌شود. این تغییر در b همچنین استنباط می‌کند که جذب متوالی فوتون (یا جذب حالت برانگیخته) در طول قرار گرفتن در معرض لیزر صورت می‌گیرد و به آن جذب اشباع معکوس می‌گویند. در شدت اوج پایین I < 5 GW cm-2، b = 3.5 سانتی متر GW-1 را در 775 نانومتر اندازه گیری کردیم، مطابق با تحقیقات دیگر - با افزایش شدت به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

فلورسانس آبی شدید مشاهده شده ما را تشویق کرد تا در نظر بگیریم که آیا در شدت فوق العاده بالا، انتشار تحریک شده می تواند در ZnSe پلی کریستالی با جذب دو فوتون در 775 نانومتر القا شود یا خیر. این قبلا در ZnSe تک کریستالی مشاهده شده است. از آنجایی که طول عمر فلورسانس 3.3 ns اندازه گیری شد، یک نمونه نازک به ضخامت 0.5 میلی متر در یک حفره نوری کوتاه (10 سانتی متر) نصب شد که بازخورد ارائه می کرد. انتشار تحریک شده در واقع با باریک شدن خط قابل توجهی از پهنای باند Dl = 11 نانومتر (حفره مسدود شده) به Dl = 2.8 نانومتر در حداکثر طول موج lp = 475 نانومتر تأیید شد در حالی که طول عمر حالت فوقانی نیز کاهش یافت. این اولین مشاهده گزارش شده از انتشار تحریک شده در مواد پلی کریستالی است. این نتایج نشان می‌دهد که با شرایط پمپاژ بهینه‌تر و خنک‌سازی کریستالی، ZnSe پلی کریستالی ممکن است از طریق پمپاژ دو فوتون در طول موج ۷۷۵ نانومتر به آستانه لیزر برسد.

سرپرستی گروه مهندسی لیزر در دانشکده مهندسی دانشگاه لیورپول بر عهده پروفسور جف دیردن، متخصص لیزر و فوتونیک است. طی چندین سال، برهمکنش‌های مواد لیزری فوق سریع (با استفاده از پالس‌های فمتوثانیه و پیکوثانیه) با استفاده از، به عنوان مثال فرسایش لیزری برای تولید ریزساختارهای سطح پیچیده دوره‌ای (پیچ کمتر از 1 میلی‌متر) با استفاده از تکنیک‌های نوری پیشرفته و لیزر مورد مطالعه قرار گرفته است. مهندسی تیر بر روی فلزات، پلیمرها و نیمه هادی ها. چنین ساختارهایی در کنترل آب گریزی سطح، پاسخ ضد باکتری، علامت گذاری امنیتی و ریزساختار دقیق اجزای با ارزش بالا برای بخش هایی مانند هوافضا کاربرد دارند. با پالس‌های فمتوثانیه، پلیمرهای شفاف (PMMA) و دی‌الکتریک‌هایی مانند یاقوت کبود از طریق پرتوهای موازی و جذب چند فوتونی با سرعت بالا ساختار داخلی میکرو ساختار یافته‌اند. مهندسی ضریب شکست دوره‌ای حاصل می‌تواند توری‌های Bragg حجمی با کیفیت بالا و با راندمان بالا ایجاد کند که در تحلیل طیفی و ایجاد حسگرهای دمای بالا برای محیط‌های شدید (موتورهای هوا) مفید است.

آینده فناوری فوتونیک و کاربردهای آن

فناوری فوتونیک گسترده است. فوتونیک چندین کاربرد را ممکن می سازد، از جمله فیبرهای نوری که اطلاعات را از طریق اینترنت منتقل می کنند، صفحه نمایش گوشی های هوشمند و ابزارهای رایانه ای، افزایش دقت تولید، قابلیت های نظامی بهتر، و ابزارهای تشخیص پزشکی بی شماری.

در چند دهه آینده، فرصت هایی که فوتونیک فراهم می کند، این پتانسیل را دارد که تأثیر اجتماعی بسیار بیشتری داشته باشد. فوتونیک در قلب برخی از رقابتی ترین و پرمخاطب ترین بازارهای تاریخ، با صنعت 14.5 میلیارد پوندی خواهد بود.

فیبر نوری با لیزر

لیزرها تا سال 2035 در تمام ارتباطات بین ماهواره‌ای برای ماهواره‌های مدار پایین مورد استفاده قرار خواهند گرفت و سریع‌ترین اتصال را حتی به دورترین نقاط  فراهم می‌کنند.

خطوط نوری برای ارتباطات ماهواره‌ای به زمین برای رفع نیاز روزافزون به پهنای باند مستقل از مکان، عادی خواهد شد.

از آنجایی که نور لیزر یک منبع نور تک طول موج است، برای سیستم های ارتباطی فیبر نوری ایده آل است. نور منتشر شده توسط یک لامپ یا خورشید ترکیبی از چندین طول موج مجزا است. از آنجایی که امواج نور در چنین پرتوی خارج از فاز هستند، پرتو قوی خاصی تشکیل نمی دهد.

از طرف دیگر پرتوهای لیزر دارای یک طول موج هستند و تمام امواج آنها در فاز هستند و در نتیجه نور بسیار شدیدی تولید می کنند. طول موج یک فیبر نوری بر سرعت عبور نور از آن تأثیر می گذارد. از آنجایی که نور معمولی دارای طول موج‌های متنوعی است، تفاوت‌هایی در سرعت انتقال ایجاد می‌شود و تعداد پیام‌هایی را که ممکن است در مدت زمان معینی منتقل شوند، محدود می‌کند.

از آنجایی که نور لیزر یک منبع نوری تک طول موج با فاز ثابت است، نور لیزر به آرامی با پراکندگی بسیار کم حرکت می کند و برای ارتباطات از راه دور بسیار عالی است.

نسل بعدی شبکه نوری پرسرعت

لیزرها ممکن است بتوانند نیازهای نسل بعدی شبکه های نوری پرسرعت را برطرف کنند. آنها به دلیل هزینه ارزان، قابلیت تنظیم گسترده، مصرف انرژی کم و پاسخ طیف عالی، منابع انتقال عالی هستند.

نورهای لیزری به طور گسترده ای به عنوان منابع نور انتقال داده با سرعت بالا در ارتباطات فیبر نوری استفاده می شود. آنها اندازه کوچکی دارند، ادغام آسان و قدرت خروجی بالایی دارند. انتشار تحریک شده انتشار منسجمی را در آن لیزرها ایجاد می کند و تزریق الکتریکی در ناحیه فعال نیمه هادی حاصل می شود.

از آنجایی که این لیزرهای دایود کوچک هستند، می‌توان آن‌ها را با استفاده از تکنیک‌های ساخت به خوبی تولید کرد. لیزرهای نیمه هادی در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نوری بسیار کارآمد هستند.

مزایای اقتصادی شناسایی و برچسب گذاری نوری

انتظار می رود دیجیتالی شدن تولید 455 میلیارد پوند منفعت اقتصادی و 4.5 درصد کاهش در انتشار CO2 داشته باشد. یک سوم از 11 میلیارد پوند بازار لیزر در سراسر جهان برای پردازش مواد استفاده می شود.

با این حال، پذیرش صنعت در  کم است، به ویژه در خارج از تولید کنندگان برتر. تا سال 2035، اصلاح این امر باعث ایجاد 8 میلیارد پوند در مجموع درآمد سالانه تولید لیزر می شود

پردازش تصویر لیزری و بینایی کامپیوتری برای حمایت از تولید موتورهای الکتریکی و باتری رقابتی در بریتانیا، از جمله نوآوری مورد نیاز برای انطباق با انواع وسیعی از مواد، حیاتی خواهد بود.

برای مثال، فوتونیک فقط در کشاورزی شروع شده است. دستگاه‌های شیردوشی مبتنی بر لیزر، که اختراع شده‌اند، در حال افزایش در بازار هستند و تولید لبنیات و رفاه حیوانات را افزایش می‌دهند. تا سال 2035، فوتونیک زراعت را دیجیتالی می کند و انقلابی در تولید مواد غذایی ایجاد می کند.

اقتصاد دایره ای

کل ارزش بالقوه اقتصاد دایره ای بسیار فراتر از بازیافت مواد یا بازگرداندن آنها است. این ارزش در استفاده مجدد، تعمیر، نوسازی و ساخت مجدد قطعات و محصولات گنجانده شده است. بنابراین، تقویت این تنظیمات و مهارت‌های معکوس به همان اندازه ضروری است.

شبکه‌های تامین‌کننده ورودی پیچیده و چندلایه توسط مشاغل تسلط یافته است. در بازار فوتونیک، به منظور استفاده از پتانسیل، ارزش و امنیت عرضه در ، شرکت‌ها باید به منظور برآورده کردن تقاضا از بازارهای چند میلیارد پوندی، امکان افزایش مقیاس را در سراسر جهان فراهم کنند. اکنون به همان سطح مهارت برای سازماندهی جریان‌های ارزش پس از استفاده در بسیاری از شرکای چرخه معکوس نیاز است.

بیش از 50 درصد از قیمت های نوبل مربوط به فوتونیک است

برای پیشبرد دانش بشری، تحقیقات بنیادی در مقیاس بزرگ از فوتونیک مانند تلسکوپ، شتاب دهنده ذرات و لیزرهای پرقدرت با پمپاژ نوری استفاده می کنند. در 25 سال گذشته، 50 درصد از تمام جوایز نوبل در فیزیک به اکتشافات فوتونیک مرتبط بوده و یا مستقیماً بر فوتونیک به عنوان یک روش اکتشافی تکیه کرده اند.

از رایانه‌های کوانتومی گرفته تا ارتباطات کوانتومی ایمن، قلمرو جدید هیجان‌انگیز فناوری‌های برهم‌نهی کوانتومی مستقیماً مبتنی بر فوتونیک است یا برای کار کردن به فوتونیک نیاز دارد.

 نیروگاه علمی فوتونیک با رشد بازار بالا

پیش‌بینی اینکه اکتشافات جدید چه، کجا و چه زمانی تولید می‌شوند سخت است، اما واضح است که در اکثر موارد از فوتونیک استفاده می‌شود.  از لیزرهای پرقدرت گرفته تا تلسکوپ‌ها، تک فوتون‌ها و میکروسکوپ‌های با وضوح فوق‌العاده.

تا سال 2035، داده های ارسالی بیش از 99.5 درصد از زمان سفر را به صورت نور منتقل خواهند کرد. در نتیجه، فوتونیک برای امنیت دیجیتال ما حیاتی است. نیاز به تقویت تخصص  در این زیرساخت مهم به وضوح درک شده است. نوآوری هایشامل تقویت کننده های نوری و فیبرهای نوری است.  ارتباطات کوانتومی ایمن در حال توسعه است.

مطالعه جدید تصویربرداری نوری به درک رشد مغز نوزاد کمک می کند

یک مطالعه جدید توسط محققان مهندسی کلمبیا نشان می دهد که مغز نوزاد جریان خون خود را مانند مغز بزرگسالان کنترل نمی کند. این مقاله که دانشمندان می‌گویند می‌تواند روشی را که محققان در مورد رشد مغز نوزادان و کودکان مطالعه می‌کنند تغییر دهد، در نسخه آنلاین اولیه مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) در 18 فوریه منتشر شده است.

الیزابت هیلمن، دانشیار مهندسی پزشکی و رادیولوژی، که این مطالعه تحقیقاتی را در آزمایشگاه خود برای تصویربرداری نوری عملکردی در کلمبیا رهبری کرد، می‌گوید: «کنترل جریان خون در مغز بسیار مهم است. "نه تنها افزایش های خاص منطقه ای در جریان خون برای عملکرد طبیعی مغز ضروری است، بلکه این افزایش جریان خون اساس سیگنال های اندازه گیری شده در fMRI است، یک ابزار تصویربرداری حیاتی که به طور گسترده در بزرگسالان و کودکان برای ارزیابی عملکرد مغز استفاده می شود. بسیاری از مطالعات قبلی fMRI". این احتمال را نادیده گرفته‌اند که مغز نوزاد جریان خون را متفاوت کنترل می‌کند."

ماریل کوزبرگ، کاندیدای دکترای دکترای نوروبیولوژی که زیر نظر هیلمن کار می‌کند و نویسنده اصلی مقاله PNAS است، می‌گوید: «نتایج ما شگفت‌انگیز است». ما دریافتیم که مغز نابالغ در پاسخ به محرک‌ها افزایش جریان خون موضعی ایجاد نمی‌کند. با ردیابی تغییرات در کنترل جریان خون با افزایش سن، مشاهده کردیم که مغز به تدریج توانایی خود را برای افزایش جریان خون موضعی ایجاد می‌کند و در بزرگسالی، یک پاسخ جریان خون بزرگ ایجاد می کند."

نتایج مطالعه نشان می‌دهد که آزمایش‌های fMRI در نوزادان و کودکان باید با دقت طراحی شود تا اطمینان حاصل شود که بلوغ کنترل جریان خون را می‌توان از تغییرات در رشد عصبی مشخص کرد. هیلمن می‌گوید: «از سوی دیگر، یافته‌های ما همچنین نشان می‌دهد که رشد عروقی ممکن است یک عامل جدید مهم در رشد طبیعی و غیرطبیعی مغز در نظر گرفته شود، بنابراین یافته‌های ما می‌تواند نشانگرهای جدیدی از رشد طبیعی و غیرطبیعی مغز باشد که می‌تواند به طور بالقوه باشد. مربوط به طیفی از شرایط عصبی یا حتی روانی است."

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی یا fMRI یکی از چندین روش تصویربرداری مغزی است که تغییرات جریان خون را برای تشخیص وجود و مکان فعالیت عصبی اندازه گیری می کند. در بزرگسالان، افزایش جریان خون در مناطق خاصی از مغز در طول یک کار خاص مانند حرکت دادن دست یا واکنش به یک محرک رخ می دهد. FMRI به اندازه‌گیری کاهش هموگلوبین بدون اکسیژن ناشی از این افزایش جریان خون برای درک اینکه کدام بخش‌های مغز مسئول اعمال و احساسات مختلف هستند، متکی است. FMRI و سایر روش‌های تصویربرداری مغز در حال حاضر به طور گسترده برای بررسی رشد مغز و درک اختلالات در نوزادان و کودکان از جمله اوتیسم و ​​ADHD استفاده می‌شوند.

هیلمن خاطرنشان می کند: «تا به حال، ما جریان خون را در مغز بزرگسالان مطالعه می کردیم، اما ما به مطالعات متعددی علاقه مند شدیم که پاسخ های عجیب و گاهی منفی به جریان خون را در نوزادان تازه متولد شده و نوزادان نارس گزارش می کردند و تصمیم گرفتیم به دقت بررسی کنیم که چه چیزی وجود دارد. در مورد مغز نابالغ در مقایسه با بزرگسالان متفاوت است. در ابتدا، من این مطالعات را راهی برای تماشای چگونگی جمع آوری سیستم بزرگسالان در طول رشد دیدم. سپس متوجه شدیم که یافته های ما برای کسانی که از تصویربرداری مغز برای مطالعه رشد کودک و اختلالات رشدی استفاده می کنند اهمیت دارد. "

سوشی برای مغز - تصویربرداری از سلول های مغز

یک تکنیک میکروسکوپی جدید به نام SUSHI - تصویربرداری سایه با وضوح فوق العاده - برای بهبود تصویربرداری از سلول ها در بافت زنده مغز ایجاد شده است.

میکروسکوپ یک ابزار ابتدایی در بررسی بیولوژی موجودات است - انسان هایی که به عنوان سلول های میکروسکوپی و نانوسکوپی اغلب مورد توجه هستند. در میان مواردی که توسط دانشمندان مورد مطالعه قرار گرفته اند، می توان به بافت مغز زنده اشاره کرد، اما روش های میکروسکوپی فعلی تنها به تصویربرداری از سلول هایی محدود می شود که قبلاً برچسب گذاری شده اند. محدودیت‌های فنی به این معنی است که نمی‌توان همه سلول‌ها را در یک ناحیه خاص از مغز به‌طور همزمان برچسب‌گذاری کرد، که این امر نحوه دیده شدن سلول‌ها را محدود کرده و درک نحوه سازماندهی و تعامل سلول‌های مغزی بسیار بهم پیوسته را با یکدیگر محدود کرده است.

یک تکنیک میکروسکوپی جدید به نام SUSHI برای بهبود تصویربرداری از سلول‌ها در بافت‌های زنده مغز با برچسب‌گذاری فضای کوچک مایع اطراف سلول‌های مغز در یک حرکت ابداع شده است و نیاز به برچسب‌گذاری جداگانه هر سلول مورد نظر را نفی می‌کند.

تکنیک SUSHI انقلابی است زیرا به ما امکان می دهد همزمان از تمام سلول های مغز در یک منطقه خاص از بافت زنده مغز تصویربرداری کنیم.

در گذشته، ما با فضاهای خالی در تصاویر میکروسکوپی مواجه می‌شدیم، زیرا نمی‌توانستیم همه سلول‌ها را همزمان برچسب‌گذاری کنیم. این واقعیت برای ما یک محدودیت بزرگ بود. از این پس، این تکنیک به ما این امکان را می‌دهد که تمام سلول‌های ناحیه مورد مطالعه را که زیر عدسی میکروسکوپ قرار می‌دهیم و همچنین تمام فعل و انفعالات آن‌ها را ببینیم و به ما امکان می‌دهد دانش خود را در مورد عملکردهای مغز در یک اندام سالم ارتقا دهیم. در یک بیمار

تصاویر میکروسکوپ ماتریس بازتابی جدید از مغز موش از طریق جمجمه دست نخورده

شماتیک میکروسکوپ ماتریس بازتابی که توسط محققان مرکز تحقیقاتی طیف‌سنجی مولکولی و دینامیک IBS ساخته شده است. این سیستم از اسکن کانفوکال و تداخل سنج ماخ زندر مشابه میکروسکوپ انسجام نوری استفاده می کند. با این حال، به جای تشخیص هم کانونی، تصاویر تداخل سنجی امواج منعکس شده از نمونه با استفاده از دوربین اندازه گیری می شوند. علاوه بر این، یک مدولاتور نور فضایی (SLM) برای اصلاح فیزیکی اعوجاج جبهه موج ناشی از نمونه معرفی شده است. (BS: تقسیم پرتو، GMx/y: آینه گالوو، DG: توری پراش، sDM: آینه دو رنگ طیفی، OL: عدسی عینی). اعتبار تصویر: موسسه علوم پایه.

تصاویر میکروسکوپ ماتریس بازتابی جدید از مغز موش از طریق جمجمه دست نخورده

تصویربرداری in vivo از بافت‌های زنده معمولاً از طریق تکنیک‌های میکروسکوپی غیرتهاجمی مانند میکروسکوپ انسجام نوری و میکروسکوپ دو فوتونی انجام می‌شود.

دو نوع نور - فوتون‌های پراکنده چند برابر و فوتون‌های بالستیک - زمانی تولید می‌شوند که نور از میان مواد کدر مانند بافت‌های بیولوژیکی عبور می‌کند. فوتون‌های بالستیک تمایل دارند مستقیماً در میان جسم حرکت کنند، بدون اینکه دچار انحراف شوند. بنابراین، از این نوع نور برای بازسازی تصویر جسم استفاده می شود.

در مقابل، فوتون های پراکنده ضرب به دلیل انحرافات تصادفی زمانی که نور از مواد عبور می کند و به صورت نویز لکه ای در تصویر بازسازی شده ظاهر می شود، تولید می شود. با انتشار نور در فواصل طولانی تر، نسبت بین فوتون های بالستیک و ضرب پراکنده شده به طور چشمگیری افزایش می یابد، بنابراین اطلاعات تصویر پنهان می شود.

جدا از نویز تولید شده توسط نور پراکنده چند برابری، انحراف نوری نور بالستیک نیز منجر به تاری تصویر و کاهش کنتراست در طول فرآیند بازسازی تصویر می شود.

به طور خاص، بافت های استخوانی شامل چندین ساختار داخلی پیچیده است که باعث انحراف نوری پیچیده و پراکندگی نور چندگانه شدید می شود. هنگام انجام تصویربرداری نوری از مغز موش از طریق جمجمه دست نخورده، تجسم ساختارهای ظریف سیستم عصبی به دلیل نویز لکه‌ای قوی و اعوجاج تصویر بسیار دشوار است.

این امر مشکلاتی را در تحقیقات علوم اعصاب ایجاد می کند که شامل استفاده گسترده از موش به عنوان ارگانیسم مدل می شود. معایب تکنیک‌های تصویربرداری موجود، نیاز به برداشتن یا نازک شدن جمجمه برای تجزیه و تحلیل میکروسکوپی شبکه‌های عصبی بافت‌های مغزی زیر آن دارد.

بنابراین، محققان راه حل های دیگری را برای درک تصویربرداری عمیق تر از بافت های زنده پیشنهاد کرده اند. به عنوان مثال، در سال های اخیر، میکروسکوپ سه فوتونی با موفقیت برای تصویربرداری از نورون های زیر جمجمه موش استفاده شده است.

با این حال، میکروسکوپ سه فوتونی با سرعت کم تکرار لیزری محدود می‌شود، زیرا شامل استفاده از یک پنجره تحریک در محدوده مادون قرمز است که می‌تواند بافت زنده را در طول تصویربرداری in vivo از بین ببرد. علاوه بر این، قدرت تحریک بسیار بالایی دارد، به این معنی که فتوبلیچینگ نسبت به روش دو فوتونی گسترده‌تر است.

گروهی از محققان به سرپرستی پروفسور Wonshik Choi از مرکز طیف‌سنجی مولکولی و دینامیک در موسسه علوم پایه (IBS) در سئول، کره جنوبی اخیراً به پیشرفت قابل توجهی در تصویربرداری نوری بافت عمیق دست یافته‌اند.

آنها یک میکروسکوپ نوری خلاقانه با توانایی تصویربرداری از جمجمه دست نخورده موش و ایجاد نقشه میکروسکوپی از شبکه های عصبی در بافت های مغز بدون از دست دادن وضوح فضایی ایجاد کردند.

میکروسکوپ جدید که به عنوان یک میکروسکوپ ماتریس بازتابی نامگذاری شده است، قدرت های سخت افزاری و اپتیک تطبیقی ​​محاسباتی (AO) را یکپارچه می کند - یک فناوری که در اصل برای ستاره شناسی زمینی برای اصلاح انحرافات نوری ایجاد شده است.

میکروسکوپ کانفوکال سنتی سیگنال انعکاس را فقط در نقطه کانونی روشنایی اندازه می‌گیرد و تمام نورهای خارج از فوکوس را دور می‌اندازد. در مقابل، تمام فوتون های پراکنده شده در موقعیت هایی غیر از نقطه کانونی توسط میکروسکوپ ماتریس بازتابی ثبت می شوند.

سپس، فوتون های پراکنده شده به کمک یک الگوریتم AO ابتکاری به نام تجمع حلقه بسته پراکندگی منفرد (CLASS) که توسط تیم در سال 2017 توسعه داده شد، به صورت محاسباتی تصحیح می شوند. این الگوریتم از تمام نور پراکنده برای استخراج انتخابی نور بالستیک استفاده می کند. انحراف نوری شدید را اصلاح کنید.

برخلاف سنتی‌ترین سیستم‌های میکروسکوپ AO، که به اجسام فلورسنت یا بازتابنده‌های نقطه‌مانند درخشان به عنوان ستاره‌های راهنما کاملاً مشابه استفاده از AO در نجوم نیاز دارند، میکروسکوپ ماتریس بازتابی بدون نیاز به برچسب‌گذاری فلورسنت و بدون تکیه بر هدف کار می‌کند. سازه های.

علاوه بر این، تعداد حالت‌های انحراف قابل اصلاح بیش از 10 برابر بیشتر از سیستم‌های AO سنتی است. میکروسکوپ ماتریس بازتابی دارای مزیت بالاتری است زیرا می توان آن را مستقیماً با یک میکروسکوپ سنتی دو فوتونی که قبلاً در زمینه علوم زیستی به طور گسترده استفاده می شود ادغام کرد.

برای از بین بردن انحراف ناشی از پرتو تحریک میکروسکوپ دو فوتونی، محققان اپتیک تطبیقی ​​مبتنی بر سخت افزار را به میکروسکوپ ماتریس بازتابی اضافه کردند تا انحراف جمجمه موش را جبران کنند.

قابلیت‌های میکروسکوپ جدید با گرفتن تصاویر فلورسانس دو فوتونی از ستون فقرات دندریتیک یک نورون در زیر جمجمه موش، با وضوح فضایی نزدیک به حد پراش نشان داده شد.

به طور کلی، یک میکروسکوپ سنتی دو فوتونی توانایی تشخیص ساختار ظریف ستون فقرات دندریت را بدون حذف کامل بافت مغز از جمجمه ندارد. این دستاورد بسیار مهم است زیرا تیم کره جنوبی اولین تصویربرداری با وضوح بالا از شبکه های عصبی را از طریق جمجمه دست نخورده موش به نمایش گذاشت. این بدان معناست که اکنون می توان مغز موش را در بومی ترین حالت های آن بررسی کرد.

کتاب فیزیک لیزر

شرح

اگرچه اصول اولیه لیزرها در 20 سال گذشته بدون تغییر باقی مانده است، اما تغییری در انواع لیزرهایی که علاقه ایجاد می کنند، رخ داده است. این ویرایش دوم کتاب کلاسیک در این زمینه با ارائه مقدمه ای جامع بر اصول عملکرد و کاربردهای لیزر، آخرین پیشرفت ها و کاربردهای لیزر را نشان می دهد. با تأکید بیشتر بر کاربردهای لیزر و فیزیک نوری، بحث‌های مستقل این کتاب برای فیزیکدانان، شیمی‌دانان، دانشمندان نوری، مهندسان و دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد جذاب خواهد بود.

درباره نویسنده

PETER W. MILONNI در حال حاضر عضو آزمایشگاه و دانشیار آزمایشگاه در گروه سیستم های پیچیده بخش نظری، آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و استاد پژوهشی فیزیک در دانشگاه روچستر است. دکتر میلونی نویسنده یا همکار چندین کتاب است و مقالات تحقیقاتی و مروری در زمینه فیزیک محض و کاربردی منتشر کرده است. او سال‌ها در تعدادی از هیئت‌های تحریریه خدمت کرده است و در سال 2008 جایزه Max Born انجمن نوری آمریکا را دریافت کرد. علایق تحقیقاتی او در زمینه‌های اپتیک کوانتومی و الکترودینامیک، به ویژه در ارتباط با کوانتوم است. و خواص نوسانی تابش الکترومغناطیسی و برهمکنش آن با ماده.

JOSEPH H. EBERLY در حال حاضر استاد فیزیک اندرو کارنگی و استاد اپتیک در دانشگاه روچستر است. او که رئیس سابق انجمن نوری آمریکا بود، به ادبیات تحقیقاتی در مورد اپتیک کوانتومی نظری و فیزیک لیزر، با علاقه به انتشار چند پالس، فیزیک اتمی با میدان بالا، درهم‌تنیدگی کوانتومی، QED حفره و دینامیک آرامش کمک کرده است. دکتر ابرلی مدال اسمولوچوفسکی انجمن فیزیکی لهستان در سال 1987 و جایزه چارلز هارد تاونز از انجمن نوری آمریکا در سال 1994 دریافت کرد. او نویسنده دو کتاب و ویراستار چندین مجموعه مقالات کنفرانس است. او سردبیر اپتیک اکسپرس است و در تعدادی از هیئت های تحریریه و مشاوره خدمت کرده است.

کتاب لیزرهای فیبر

شرح

گزارشی جامع از آخرین پیشرفت‌ها و برنامه‌های کاربردی در این زمینه به سرعت در حال توسعه، که طیف گسترده‌ای از موضوعات را پوشش می‌دهد، مانند مقیاس‌گذاری توان و تولید پالس کوتاه، مدیریت پراکندگی و مدل‌سازی، تولید ابرپیوسته باند پهن و تنظیم طول موج.

این کتاب مشارکت‌های کارشناسان برجسته جهان را در مراکز تحقیقاتی مشترک بزرگ در سراسر اروپا، استرالیا، روسیه و ایالات متحده آمریکا گرد هم می‌آورد. هر فصل یک معرفی سبک آموزشی برای موضوع انتخاب شده برای دانشمندان، محققان و کارشناسان و همچنین دانشجویان فارغ التحصیل و کارشناسی ارشد با پیشینه اولیه در اپتیک ارائه می دهد.

فهرست مطالب

معرفی

سیستم های فیبر توان بالا

لیزرهای فیبر برای موج کوتاه مادون قرمز

لیزرهای فیبر پراکندگی معمولی

مدل سازی و فناوری لیزرهای فیبر فوق سریع

لیزرهای فیبر مخروطی مقیاس پذیر قدرت

منابع ابرپیوسته مبتنی بر فیبر کریستال فوتونیک

نتیجه گیری و چشم اندازهای آینده

دینامیک لیزر غیرخطی: از نقاط کوانتومی تا رمزنگاری

دینامیک لیزر غیرخطی: از نقاط کوانتومی تا رمزنگاری

شرح

بحثی متمایز از پدیده های دینامیکی غیرخطی لیزرهای نیمه هادی.

این کتاب نتایج اخیر مدل‌سازی لیزر نقطه کوانتومی را با جزئیات ریاضی و درک تحلیلی از پدیده‌های غیرخطی در لیزرهای نیمه‌رسانا ترکیب می‌کند و به کاربردهای احتمالی لیزر در رمزنگاری و کنترل آشوب اشاره می‌کند. این رویکرد میان رشته ای، آن را به منبعی منحصربفرد و قدرتمند از دانش برای هر کسی که قصد مشارکت در این زمینه تحقیقاتی را دارد تبدیل می کند.

با ارائه نتایج تجربی و نظری، نویسندگان برجسته لیزرهای منفرد با مواد نانوساختار، و همچنین دستگاه‌های یکپارچه با بخش‌های بازخورد پیچیده را در نظر می‌گیرند. با انجام این کار، آنها به موضوعاتی مانند نظریه انشعاب سیستم ها با تاخیر زمانی، تجزیه و تحلیل دینامیک آشوب، و مدل سازی انتقال کوانتومی می پردازند. آنها همچنین رمزنگاری مبتنی بر هرج و مرج را به عنوان نمونه ای از کاربرد فنی سیستم های لیزری بسیار غیرخطی مورد بررسی قرار می دهند.

بخش اول دستگاه های نانوساختار

مدل سازی دستگاه های مبتنی بر نقطه کوانتومی

لیزر آبشار کوانتومی: یک فناوری در حال ظهور

بخش سوم همگام سازی و رمزنگاری

دنبال کردن چشم انداز کارآفرینی

سه متخصص توضیح می‌دهند که چرا راه‌اندازی یک تجارت اپتیک و فوتونیک یک مسیر شغلی قابل دوام و کامل است.

به زودی ...