1. 实验设计与方法选择：本研究构建了定制化全光学系统，整合图案化光刺激（使用数字微镜器件DMD）与光片显微镜技术，实现全脑成像与光遗传学操控同步进行。系统采用红移光遗传学激活剂ChrimsonR与钙指示剂GCaMP6f以最小化光谱串扰，并包含高速行为监测以研究神经元在行为中的作用。通过高速数据采集卡和LabView控制器实现光学元件校准与仪器同步。 2. 样本选择与数据来源：使用转基因斑马鱼幼体（受精后4-9天，如Tg(elavl3:H2B-GCaMP6f;elavl3:ChrimsonR-tdTomato)品系），实现GCaMP6f与ChrimsonR的泛神经元表达。斑马鱼在标准条件下饲养，实验经动物使用委员会批准。 3. 实验设备与材料清单：关键设备包括配备振镜的光片显微镜、DMD（V4100模块，德州仪器）、sCMOS相机（Orca Flash 4.0，滨松）、CMOS相机（GO 5000，JAI）、激光器（Sapphire LP 488 100 CW，相干公司；MGL-W-589nm-2W，长春新产业；OBIS 561 nm LS 100 mW，相干公司）、物镜（如W N-Achroplan 20×/0.5，卡尔蔡司）、光学扩散器（OD；#48514，爱特蒙特）、数据采集卡（PCI-6733，USB-6363，美国国家仪器）及滤光片（如Di01-R405/488/594，Semrock）。材料包含汉克斯溶液、琼脂糖及CNQX、APV等化学试剂。 4. 实验流程与操作规范：系统同步执行容积成像（2.5-4 Hz）、靶向光刺激（基于神经元位置加载DMD图案）及行为监测（240 Hz）。流程包括光刺激精度校准、特定神经元激活（如下丘脑或被盖区）以及突触传递与行为（如尾部卷曲）评估。通过HCImage软件采集数据，Matlab进行同步分析。 5. 数据分析方法：采用分水岭算法对荧光图像进行配准与分割，基于GCaMP6f荧光变化（ΔF/F0）分析神经元反应，刺激后活性超过刺激前水平即判定为显著。统计分析使用Spearman相关性与均值±标准误。

1. 实验设计与方法选择：本研究采用结构光（方位角与径向偏振光束）激发AlGaAs纳米粒子的二次谐波效应。通过COMSOL Multiphysics有限元法数值模拟线性与非线性光学响应，包括本征模分析与多极分解。实验装置使用可调谐飞秒激光源进行非线性光谱测量。 2. 样品选择与数据来源：样品为定制晶圆制备的独立AlGaAs纳米盘，其特定尺寸（高度650纳米，直径935纳米）经扫描电子显微镜验证。数据源自数值模拟与实验测量。 3. 实验设备与材料清单：设备包含光学参量放大器（Hotlight Systems, MIROPA-fs-M）、Yb激光器（High Q Laser GmbH）、q板超表面、透镜组（Thorlabs AC254-200-C-ML, AC254-050-C-ML）、半波片（Thorlabs AHWP05M-1600）、滤光片（Thorlabs FELH1300, FGS900, FELH0650）、物镜（Mitutoyo MPlanApo NIR, Olympus MPlanFL N）、相机（Xenics Bobcat-320, Starlight Xpress Ltd Trius-SX694）、光谱仪（Ocean Optics QE Pro）及各类光学元件。材料为玻璃基底AlGaAs纳米粒子。 4. 实验流程与操作规范：泵浦光束经q板与偏振控制元件生成并整形后，通过物镜聚焦至纳米粒子样品。二次谐波信号由另一物镜收集，经滤光片处理后由CCD相机检测。通过调节激光波长进行光谱测量，并通过系统光谱函数实现信号归一化。 5. 数据分析方法：采用球坐标系多极分解分析散射场与SH场，结合数值模拟对比验证，并通过功率依赖性与光谱测量进行验证。

1. 实验设计与方法选择：本研究采用集成微流控芯片的快速扫描傅里叶变换相干反斯托克斯拉曼散射（FT-CARS）光谱仪，实现高通量、无标记单细胞分析。该设计利用FT-CARS进行快速宽带光谱采集，并通过声流体聚焦实现精确定位。 2. 样本选择与数据来源：样本包括聚合物微球（PMMA和PS）、纤细裸藻及湖泊红球藻在不同培养条件（如缺氮环境、同位素标记）下的样本。细胞取自微生物菌种保藏中心并使用特定培养基制备。 3. 实验设备与材料清单：关键设备包含钛宝石飞秒激光器、带谐振扫描器的迈克尔逊干涉仪、雪崩光电二极管、高速数字化仪、压电换能器微流控芯片、注射泵、函数发生器、放大器及各类光学元件（如偏振分束器、滤光片）。材料包括聚合物微球、细胞培养基和同位素。 4. 实验流程与操作步骤：通过注射泵使细胞以高速（如20厘米/秒）流经微流控通道，声学聚焦确保细胞居中接受光学检测。激光脉冲激发分子振动，产生的反斯托克斯拉曼信号经检测、数字化处理及傅里叶变换后获得拉曼光谱，前向散射和明场成像用于验证。 5. 数据分析方法：数据分析包括干涉图傅里叶变换、奇异值分解提取光谱贡献、高斯拟合进行峰分析，以及评估波动性和分类准确性的统计方法。