蛍光量子コヒーレンスを使用して回折制限を破壊します

いくつかの理論的研究では、光の量子特性を活用することにより、古典的な光学回折制限を克服できます。しかし、それらは主に絡み合った光源に依存しています。最近の実験では、量子特性が多くのフルオロフォアに保存されていることが実証されているため、超解液蛍光イメージングの新しい次元を追加することが可能になります。ここでは、蛍光エミッターの統計量子コヒーレンスモデルを開発し、蛍光顕微鏡の蛍光量子コヒーレンスを使用した新しい超解像法を提案しました。この研究では、蛍光コヒーレンスの空間的対象光子統計を実行するための時間相関単一光子カウント技術を備えた単一光子雪崩検出器（SPAD）アレイを活用することにより、エミッターの亜偏形制限空間分離が得られます。決定された一貫性。達成可能な実験手順を使用して、2つの一般的なフルオロフォアからの2光子干渉の例を数値的に示します。私たちのモデルは、巨視的な部分的なコヒーレンス理論と、エミッターの微視的脱毛およびスペクトル拡散力学との間の橋渡しを提供します。放出された光子の空間的変動とコヒーレンスを完全に活用することにより、私たちの量子強化イメージング法は、検出された信号が弱い場合でも蛍光顕微鏡の分解能を改善する重要な可能性があります。

The classical optical diffraction limit can be overcome by exploiting the quantum properties of light in several theoretical studies; however, they mostly rely on an entangled light source. Recent experiments have demonstrated that quantum properties are preserved in many fluorophores, which makes it possible to add a new dimension of information for super-resolution fluorescence imaging. Here, we developed a statistical quantum coherence model for fluorescence emitters and proposed a new super-resolution method using fluorescence quantum coherence in fluorescence microscopy. In this study, by exploiting a single-photon avalanche detector (SPAD) array with a time-correlated single-photon-counting technique to perform spatial-temporal photon statistics of fluorescence coherence, the subdiffraction-limited spatial separation of emitters is obtained from the determined coherence. We numerically demonstrate an example of two-photon interference from two common fluorophores using an achievable experimental procedure. Our model provides a bridge between the macroscopic partial coherence theory and the microscopic dephasing and spectral diffusion mechanics of emitters. By fully taking advantage of the spatial-temporal fluctuations of the emitted photons as well as coherence, our quantum-enhanced imaging method has the significant potential to improve the resolution of fluorescence microscopy even when the detected signals are weak.