中科院高水平成果不斷涌現

　　高次諧波光譜中

　　全量子軌道映射研究獲進展

　　近日，中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室（籌）光物理重點實驗室研究員魏志義研究組利用自己組建的阿秒激光裝置，實現了電子波包在自由態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。相關研究結果發表在近期出版的《物理評論快報》上。

　　高次諧波由于光子能量高、脈寬短，使得它在物理、化學和生物等領域有著廣泛的應用。通過其與物質的相互作用，人們不僅可以研究原子、分子和固體中的超快動力學過程，而且還可以對納米尺度的物質進行時間分辨的衍射成像。此外高次諧波也是自由電子激光裝置、具有時間分辨的極短波長角電子能譜儀等科學裝置中理想的種子脈沖及光源。

　　研究表明，使用短于兩個光振蕩周期的驅動激光脈沖，通過調節驅動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生的高次諧波在光譜中完全分開。由于驅動激光的時空分布、電子波包的時空演化和物質內部的結構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，因此該研究結果對于深入了解高次諧波光譜所反映的物理圖像，促進其在阿秒物理、原子分子物理和凝聚態物理等學科中的應用都有重要意義。

　　新型自適應光學

　　雙光子熒光顯微鏡問世

　　本報訊 近日，美國霍華德·休斯醫學研究所吉娜博士小組與中科院上海光學精密機械研究所王琛博士合作，研制出一種新的自適應光學雙光子熒光顯微鏡。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倍的成像分辨率和信號強度，使得原來在活體鼠腦中不可見或者模糊的細節變得清晰可見，她們成功將該方法應用于老鼠視覺皮層第五層的形貌結構成像和鈣離子功能成像。相關成果發表在最新一期《自然—方法》上。

　　在該自適應光學雙光子熒光顯微鏡中，研究人員將空間光位相調制器光學共軛到顯微物鏡的后焦平面，通過位相調制器將入射光分成若干子區域，每一塊子區域的波前都可以被獨立控制。同時，她們用數字微陣列光處理器，以不同的頻率同時調制其中一半子區域的入射光強度，以另一半子區域作為“參考波前”。來自所有子區域光束會在焦點處會聚干涉，通過監測焦點激發的雙光子信號隨時間的變化情況，并進行傅里葉變換分析，可以“分解”得到被調制的每一塊子區域的“光線”的貢獻信息，從而可以實現對一半子區域波前的并行測量。對另一半子區域重復這一測量過程，從而獲得整個入射波前的信息并進行校正。

　　使用該方法，約1~3分鐘即可完成像差的測量和校正，無須復雜計算，適用于任何標記密度和標記類型的樣品，得到的像差校正圖案可以用于提高較大視場范圍內的成像質量。該方法同時為研究小鼠大腦皮層深層區域的生物、醫學問題提供了可行性方案。