Three-dimensional (3D) cell cultures have contributed to a variety of biological research fields by filling the gap between monolayers and animal models. The modern optical sectioning microscopic methods make it possible to probe the complexity of 3D cell cultures but are limited by the inherent opaqueness. While tissue optical clearing methods have emerged as powerful tools for investigating whole-mount tissues in 3D, they often have limitations, such as being too harsh for fragile 3D cell cultures, requiring complex handling protocols, or inducing tissue deformation with shrinkage or expansion. To address this issue, we proposed a modified optical clearing method for 3D cell cultures, called MACS-W, which is simple, highly efficient, and morphology-preserving. In our evaluation of MACS-W, we found that it exhibits excellent clearing capability in just 10min, with minimal deformation, and helps drug evaluation on tumor spheroids. In summary, MACS-W is a fast, minimally-deformative and fluorescence compatible clearing method that has the potential to be widely used in the studies of 3D cell cultures.

显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了生物应用中的信息获取，包括在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程，以及介观离体组织的高效三维成像等，这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显微镜的局限性促使研究人员着手探索新型荧光显微成像原理和方法。研究者们引入了人工智能手段，以提高荧光显微成像的速度和精度，从而增加信息获取的通量。本文以细胞生物学、发育生物学和肿瘤医学为视角，详细分析了在这些领域中通量限制带来的挑战。结合深度学习，突破了传统荧光显微成像的通量限制问题，为物理光学和图像处理领域的进一步发展提供了契机。这一创新助力于生物医学研究的推进，使科学家能够更全面、深入地理解生命和健康领域的复杂现象。因此，本研究不仅对生物医学领域具有重要意义，而且为未来的研究和应用提供了崭新的可能性。

近几十年来，光片荧光显微镜作为荧光显微技术的一种革新，显著提升了生命科学研究中对组织与细胞结构和功能的高时空分辨率成像能力。相较于传统的落射荧光显微技术，光片显微镜通过选择性逐层照明生物样本，大大提高了光子利用效率，降低了光毒性，并显著提升了成像速度。光片显微镜问世以来，其在生命科学研究中的应用范围逐渐拓宽，从胚胎学、神经科学到肿瘤研究等多个领域均有所涉及，不仅可用于观察细胞和组织的基本结构，还可用于实时监测生物过程中的动态变化。同时，其跨尺度的特点使其适用于从宏观到微观的多个尺度上的观察。本文综述了光片显微镜在高通量成像、超分辨成像以及易用性方面的应用及发展，旨在为生命科学研究人员提供全面的了解和参考，推动光片显微镜在更多领域的应用和发展。

为了满足复杂的工程现场环境对相敏光时域反射仪（φ-OTDR）的各项性能指标的需求，提出基于自适应卡尔曼滤波(AKF)和频分复用(FDM)的高性能φ-OTDR，利用FDM提升系统的频响带宽，引入AKF对线性响应于外界振动的相位状态的噪声统计特性进行实时估计和修正，抑制了衰落和串扰导致的相位失真。实验结果表明，改进后φ-OTDR系统的传感线性度被有效提升，系统本底噪声降低到-83.7 dB2/Hz，应变分辨率达到了0.28 pε/Hz1/2。

为了提高光纤苯酚含量传感器的灵敏度和选择性，构建了一种新型苯酚含量表面等离子共振（SPR）光纤生物传感器。传感器主要由辣根过氧化物酶（HRP）修饰 SPR光纤和苯酚选择透过性膜构成。首先在光纤表面聚合聚多巴胺（PDA），用于吸附纳米金成膜并激发SPR效应，随后在金膜表面再次聚合聚多巴胺用于固定HRP，获得HRP修饰SPR光纤。β-环糊精掺杂PEBA2533苯酚选择性聚合物膜固定在HRP修饰光纤表面。水体中苯酚分子自由通过聚合物膜后，吸附在HRP表面，在过氧化氢（H₂O₂）协助下被氧化生成难溶聚合物，增大HRP膜的折射率，促进传感器共振波长发生漂移，提高其灵敏度。研究表明，传感器对苯酚含量的测量具有高选择性和高灵敏度；在传感器采样时间为300 s时，灵敏度和检测下限分别达到224.84 pm·mmol^-1·L和159 nmol/L。

Light field microscopy (LFM), featured for high three-dimensional imaging speed and low phototoxicity, has emerged as a technique of choice for instantaneous volumetric imaging. In contrast with other scanning-based three-dimensional (3D) imaging approaches, LFM enables to encode 3D spatial information in a snapshot manner, permitting high-speed 3D imaging that is only limited by the frame rate of the camera. In this review, we first introduce the fundamental theory of LFM and current corresponding advanced approaches. Then, we summarize various applications of LFM in biological imaging.Light field microscopy (LFM), featured for high three-dimensional imaging speed and low phototoxicity, has emerged as a technique of choice for instantaneous volumetric imaging. In contrast with other scanning-based three-dimensional (3D) imaging approaches, LFM enables to encode 3D spatial information in a snapshot manner, permitting high-speed 3D imaging that is only limited by the frame rate of the camera. In this review, we first introduce the fundamental theory of LFM and current corresponding advanced approaches. Then, we summarize various applications of LFM in biological imaging.

露天矿台阶爆破时，爆堆表面形态与内部质点的运动轨迹是露天矿精准采矿的重要影响因素，尤其对于矿化不均匀的矿体。针对爆堆空间形态三维分布规律是露天矿爆破效果评价难点的问题，以太钢袁家村铁矿项目为背景，开展台阶爆破爆堆形态计算分析研究，提出了一种基于离散元的计算方法。该方法利用三维激光扫描技术获取台阶岩体节理产状，进而建立台阶节理分布模型，结合单孔爆破药量与起爆模式开展台阶爆破过程爆堆空间形态数值分析研究，通过对各爆破点附近的单元进行监测，从而确定各质点运动轨迹；通过数值软件模拟台阶爆破后爆堆的三维形态；最后利用爆堆实际的形态与坡面角比对验证数值计算结果的准确性。结果显示：经过数值分析计算的爆堆高度、爆堆前冲距离、爆堆破面角与无人机现场实际测量数据较为吻合；模拟的爆堆内部1、2号点前冲距离较大分别为26.1 m、14.71 m，5、6号点的前冲距离较小分别为9.18 m、9.83 m且运动较为平缓。通过对爆堆空间形态数值分析，可以为露天矿的精准采矿提供理论基础。

基于全息波导的增强现实近眼显示技术可以直接为用户双眼提供虚实融合的图像信息，形态相对便携，近年来发展较为迅速。但目前报道的全息波导近眼显示多采用平板波导结构，一般需额外添加曲面护目镜，系统体积相对较大。因此提出基于柱面全息波导的增强现实近眼显示方法，实现了近眼显示从传统平板全息波导形态到曲面类型全息波导的拓展。提出柱面全息波导的全息曝光制备方法并制备柱面全息波导，搭建柱面全息波导近眼显示平台实验系统，实现了出瞳大小约10 mm，单目视场角约24°的增强现实显示效果，将为曲面波导与曲面护目镜的结合提供技术基础。

为了实现对H₂O₂浓度选择性、准确的检测,研制了一种基于辣根过氧化物酶(HRP)的光纤倏逝波生物传感器。首先采用氢氧化钠溶液对去除部分纤芯的抗紫外石英光纤进行羟基化,接着利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷进行硅烷化,其次将光纤浸入戊二醛溶液中进行醛基交联,再次将光纤移入对H₂O₂具有选择催化性的HRP溶液中进行HRP分子固定,最后将固定有HRP的光纤在室温下晾干,即可获得HRP固定化光纤生物传感器。实验研究了戊二醛、HRP的浓度和固定时间、H₂O₂溶液的温度对传感器灵敏度的影响,测试了传感器的响应时间、选择敏感性及检测下限,建立了传感器的理论模型。研究结果表明,传感器对H₂O₂有高选择敏感性,在4~20 μmol·L ^-1的H₂O₂浓度范围内传感器的输出信号与浓度间具有线性关系,灵敏度达到-8.164×10 ^-4 μmol ^-1·L,相对误差为7.59%,检测下限达到4 μmol·L ^-1。