1 河北工业大学机械工程学院，天津 300401
2 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
3 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710049
4 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室，陕西 西安 710065
条纹投影轮廓术广泛应用于重建物体表面三维形貌。但当测量彩色高反光表面物体时，受环境光照及投影条纹反射的影响，存在相机所采集图像像素过饱和，进而无法测量高反光区域表面三维数据的难题。为解决此问题，本文利用物体表面对不同颜色光反射特性的差异，提出了一种根据被测彩色物体表面色彩分布的自适应编码高反光表面条纹投影轮廓术。该方法通过向高反光区域投射与表面颜色互为补色的颜色光，利用物体对互补色光的高吸收、低反射现象，抑制表面高光的形成，从而实现高反光彩色物体的三维形貌测量。实验结果表明，与多重曝光方法相比，利用单幅自适应颜色编码能够替代多次曝光时间设置下的条纹投影重建，有效降低了投影图像的数量，提高了测量效率。
三维测量 条纹投影 高反光物体表面 颜色编码
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
在以偏振编码为基础的量子保密通信中，由于外界温度、应力以及光纤的本身缺陷等因素，使得偏振态无法保持长期稳定，增加系统的误码率，因此需进行偏振控制以维持通信系统正常运行。诱骗态已经成为现阶段量子通信网络的常规操作，利用诱骗光子作为偏振参考，有望实现系统偏振态长时间、不间断地锁定控制，提高通信效率。提出了利用现场可编程逻辑门阵列进行偏振态制备以及强光、单光子偏振控制于一体的系统偏振解决方案，将偏振态制备、强光偏振控制、单光子偏振控制单元集成在一个系统中，提高了系统的集成化，增加了系统管理的便捷性，实验测试偏振态制备单元可以根据需要产生不同的偏振态，经过强光偏振控制后，保真度可达99.11%±0.44%，经单光子偏振控制后保真度可达97.93%±0.96%，演示证明了方案的有效性和稳定性。
量子保密通信 现场可编程逻辑门阵列 偏振控制 集成化 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106018
1 山西大学激光光谱研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
2 太原理工大学物理学院，山西 太原 030024
3 山西省太原市中心医院，山西 太原 030009
超分辨荧光显微成像技术可以突破光学衍射极限，为研究亚细胞结构乃至蛋白质等生物大分子的内部动力学过程提供了极其重要的研究工具，因此自发明以来就被生物及医学领域的科研工作者所关注和应用，特别是近年来生命科学和生物技术的突飞猛进，使超分辨荧光显微成像技术得到了前所未有的发展。本文主要阐述四种较新超分辨荧光显微技术的研究进展，即最低光子数超分辨荧光显微成像，波动超分辨荧光显微成像，基于荧光发色团反聚束效应的超分辨显微成像，以及基于深度学习的超分辨显微成像方法。分别从这些超分辨荧光显微技术的基本原理，实验实现方法及相关要求，成像性能及其与相关技术的对比，以及与其他超分辨技术的结合等角度，对近期的研究进展和应用情况进行简要说明，以期给该领域的研究人员提供一些参考。
显微成像 超分辨 荧光 最低光子数 深度学习 反聚束 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106012
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
精密零部件的高精度三维成像是工业制造和检测的关键任务。针对现有的线激光测量系统效率慢、精度低等问题，提出了利用远心成像的线激光三维测量系统，研究了该系统的标定方法。首先，分别采集不同位置的靶标图像和激光线照射下相同位置的靶标图像，通过远心正交成像标定相机内参矩阵系数和外参位姿关系；然后，建立线激光投影平面与标定目标平面之间的几何关系，求解不同目标平面下的激光线方向矢量，进而通过最小二乘法获得光平面方程；最后，在极大似然准则下，利用Levenberg-Marquard非线性优化算法精确地计算标定参数最优解，搭建了测试系统，开发了专用标定程序。实验结果表明：在60 mm×48 mm的视场下，所设计的系统和方法可以实现优于18 μm的测量误差，能够快速准确地重建出三维形貌。
线激光 远心成像 系统标定 机器视觉 三维传感 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312022
1 哈尔滨商业大学药学院, 抗肿瘤天然药物教育部工程研究中心, 黑龙江省预防与治疗老年性疾病药物研究重点实验室, 哈尔滨 150076
2 黑龙江生物科技职业学院, 哈尔滨 150025
本实验旨在构建一种介孔二氧化硅包载白藜芦醇的纳米体系, 并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、N2 吸附-脱附、差热-热重分析等对包载白藜芦醇前后的纳米体系进行表征分析, 探究其光、热稳定特性和体外不同pH 值缓冲液中的释放规律。结果表明, 制备的介孔二氧化硅包载白藜芦醇纳米体系, 其骨架呈交联网络结构, 孔径、比表面积和孔容分别为10.16 nm、245.73 m2/g和0.79 cm3/g, 负载量可达39.44%, 且负载后其骨架结构未破坏, 并有效提高了白藜芦醇的光、热稳定性。同时, 经过纳米体系负载后的白藜芦醇2 h内释放速率在两种不同pH 值缓冲液中均可达80%以上。介孔二氧化硅包载白藜芦醇纳米体系性能较好, 为白藜芦醇的进一步开发利用提供参考。
白藜芦醇 介孔二氧化硅 纳米传递系统 载药量 释放速率 稳定性 resveratrol mesoporous silica nano-delivery system drug loading capacity release rate stability
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
通过测量单分子荧光亮态、暗态持续时间的概率密度统计特性, 研究了氧气含量对单分子电子转移动力学特性的影响。在富氧环境下,单分子荧光闪烁由离子态的电子布居引起, 呈现幂律分布; 在贫氧环境下,单分子荧光闪烁主要源于三重态的电子布居, 呈现指数截止型幂律分布; 在特定氧气环境下, 两种电子转移过程呈现明显的竞争效应, 部分单分子荧光闪烁服从幂律分布, 其余单分子荧光闪烁服从指数截止型幂律分布。
光谱学 单分子 氧气 电子转移 荧光闪烁 概率密度分布 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 053004
山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
光热效应会引起π移相光纤布拉格光栅的频率起伏，故将入射激光衰减至单光子量级，以消除光热效应的影响。通过对入射单光子信号进行强度调制，使用锁相放大器直接解调光电转换的晶体管晶体管逻辑电平（TTL）信号，利用π移相光纤布拉格光栅对环境温度进行测量，温度测量精度达到0.14 ℃。
光纤光学 π移相光纤布拉格光栅 温度测量 单光子 光热效应 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 080604
山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
近年来，单分子光学已经成为研究物理、化学和生命科学中微观现象和物质组成的重要工具。单分子荧光的有效操控对构建基于单分子的量子器件以及测量化学反应与生命现象具有重要作用。介绍了利用电场操控单分子荧光方面的研究进展，主要包括利用电场对单分子荧光的调制、电场诱导单分子荧光迟滞效应以及单分子荧光开关的制备。
光谱学 单分子荧光 电场 操控 电子转移 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 020003
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Single photon modulation has been proposed to overcome the defects of the low signal-to-noise ratio (SNR) and slow process rate of photon counting. In this paper, we present the quantum theory of single photon modulation, and then experimentally investigate the modulation spectroscopy both in the time domain and frequency domain. It is found that the SNR reached 150 in approximately the MHz modulation bandwidth.
Photon statistics Spectroscopy modulation Avalanche photodiodes (APDs) Modulators Photonics Research
2015, 3(1): 01000024
