光場(chǎng)調(diào)控在相干拉曼散射光譜與成像中的應(yīng)用（特邀）

李潤(rùn)豐，董大山，施可彬，2

（1 北京大學(xué)物理學(xué)院人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100871）

（2 山西大學(xué)極端光學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心，太原030006）

0 引言

光與物質(zhì)相互作用一直以來(lái)是科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。光作為一種非侵入、無(wú)接觸的探測(cè)手段可以高效而無(wú)損地獲取待測(cè)體系內(nèi)部的豐富信息。這些信息或揭示樣本的化學(xué)特異性，為定量的物質(zhì)成分分析提供依據(jù)；或反映了樣品精細(xì)的空間結(jié)構(gòu)，允許人們以光為媒介提取微生物、微結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)特征；或打開了觀察樣品的時(shí)間窗口，以超短光脈沖為信息載體揭示瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

基于自發(fā)拉曼散射的光譜和成像技術(shù)就是這一領(lǐng)域的重要研究方向，自1928年發(fā)現(xiàn)以來(lái)［1-10］，逐步成為光學(xué)領(lǐng)域重要的研究工具。一方面，拉曼散射光子攜帶分子的振動(dòng)信息，彌補(bǔ)了紅外光譜在水吸收窗口處的探測(cè)能力不足，為生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究提供了重要的工具；另一方面，作為一種重要的無(wú)標(biāo)記檢測(cè)手段，拉曼光譜可以在保持樣品活性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)損和長(zhǎng)時(shí)程的觀察［11-20］。

由于自發(fā)拉曼信號(hào)需要較長(zhǎng)的積分時(shí)間，所以當(dāng)涉及到一些瞬態(tài)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程以及活體生物動(dòng)態(tài)觀察時(shí)，成像的速度受到極大的制約。為了更進(jìn)一步提高拉曼信號(hào)的強(qiáng)度，利用非線性光學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的相干拉曼散射（Coherent Raman Scattering，CRS）技術(shù)蓬勃發(fā)展，主要方法包括相干反斯托克斯拉曼散射（Coherent Anti-stokes Raman Scattering，CARS）和受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering，SRS）。相干拉曼相比于自發(fā)拉曼大大提高了信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)使信號(hào)采集的積分時(shí)間縮短?！?br>