Division of Life Science, The Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
The last two decades have witnessed the invention and development of super-resolution microscopy (SRM) that breaks the diffraction limit of light and pushes the fluorescence microscopy resolution to several nanometers. While SRM is widely used in biological studies, such as resolving subdiffraction structures, molecular mapping, tracking single molecules, probing protein-protein interactions, and observing organelle dynamics, its direct application in translational medicine, such as disease diagnosis, is still preliminary. Despite their small size, cilia play a crucial role as organelles in cell signaling and motility, with defects in cilia leading to ciliopathy. Similar to other miniature organelles and macromolecular complexes, cilia are ideal for super-resolution imaging. In this review, we will 1) introduce cilia and ciliopathy, 2) show how SRM extends our knowledge of cilia, and 3) focus on how SRM improves the diagnosis of motile ciliopathies.
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618016
1 中国工程物理研究院 应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生院，四川 绵阳 621900
提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器（RBWO），其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构，较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分，插入同轴避免了高阶模式的竞争，使两段慢波结构分别工作在TM02和同轴TM01模式下。同时，插入同轴还起着模式转换的功能，将TM02转化为TM01，最终在输出波导中输出纯TM01模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离，同时为电子束提供足够的预调制，实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计，在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下，获得了3.5 GW的微波输出功率，微波中心频率为9.46 GHz，转换效率约为35%。
高功率微波 相对论返波管振荡器 过模 谐振腔反射器 模式选择 high power microwave relativistic backward wave oscillator over-mode resonant cavity reflector mode selection 强激光与粒子束
2024, 36(3): 033010
1 上海市激光技术研究所，上海 200233
2 上海激光直接物标溯源工程技术研究中心，上海 200233
利用紫外纳秒标识系统对硅晶圆表面进行二维码直接标识试验研究。采用控制变量法，分别研究不同的脉冲占空比、重复频率、光斑重叠率对标识材料的热损伤、表面形貌以及二维码识读效果的影响规律。研究结果表明，脉冲占空比和重复频率对标识区域的环宽和热损伤影响效果明显，二维码的读取率和识读时间同时受占空比、重复频率、光斑重叠率影响。单脉冲能量在10.7~20 μJ范围内可以标识出符合SEMI标准的均匀、细腻、稳定、高识读率的无尘标识。
激光标识 硅晶圆 热损伤 识读率 laser marking silicon wafer thermal effects read rate
中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津 300220
为了研制温度稳定性满足中高精度光纤陀螺仪中超荧光光源使用要求的掺铒光纤，采用螯合物气相沉积法制备了Al-Er共掺和Al-Ge-Er共掺两种掺铒光纤。同时对两种光纤的吸收系数和本底损耗进行了测试研究，并搭建超荧光光源测试平台，对Al-Ge-Er共掺光纤的温度稳定性进行了实验验证。结果表明，在制备光纤时通入等量的铒的螯合物，Al-Er共掺光纤具有更高的吸收系数，但本底损耗较高; 两种光纤在1530 nm的吸收系数分别为35.6 dB/m和20.0 dB/m，在1200 nm的本底损耗为31.7 dB/km和6.3 dB/km; 在-45.0 ℃~70.0 ℃变温范围内，Al-Ge-Er共掺光纤的自发辐射光谱在中心波长为1560.84 nm，10.51 nm带宽的平均波长变化约为6.52×10-7 nm/℃，该光纤可满足高精度光纤陀螺的超荧光光源使用要求。该研究为掺铒光纤的研制提供了参考。
光纤光学 掺铒光纤 气相沉积 温度特性 平均波长 fiber optics erbium-doped fiber chemical vapor deposition temperature characteristics mean wavelength
1 佛山科学技术学院 机电工程与自动化学院，广东佛山528000
2 季华实验室，广东佛山5800
3 佛山科学技术学院 物理与光电工程学院，广东佛山528000
为实现高亮反射金属圆柱形锅的自动快速检测及分拣，破解目前金属锅表面缺陷检测速度慢、效率低的技术难题，在YOLOX网络基础上引入双向特征融合网络，提出基于注意力机制的轻量化特征融合网络模型，实现计算模型的轻量化设计；同时，通过注意力机制模块对特征信息进行通道与空间的学习，有效缓解多尺度特征的语义鸿沟问题，提高了模型的检测精度；考虑网络对难易分类样本学习权重分配不平衡，设计基于衰减因子的分类损失函数；利用金属锅圆柱表面缺陷数据集完成了特征融合网络对比实验、分类损失函数对比实验和注意力机制模块位置消融实验。实验结果表明，融合注意力机制模型可有效识别6种不同形态的缺陷，测试集的平均检测精度mAP0.5达到90.92%，检测帧率达到30.84 frame/s，实现了金属锅圆柱表面缺陷的高精度快速识别与定位。
机器视觉 特征金字塔 注意力机制 金属表面缺陷 machine vision feature pyramid attention mechanism metal surface defects
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，安徽合肥23003
2 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥30031
3 合肥市农业行业首席专家工作室，安徽合肥2001
地球大气与气候变化密切相关，且影响着人类健康和生态环境，大气监测具有重要意义。大气气溶胶散射辐射的偏振敏感性为光学偏振遥感技术应用于大气探测提供了新思路。结合我国航空遥感系统技术发展和环境大气遥感监测需求，提出了一种航空大气多角度偏振探测方法，突破集束式偏振光学系统设计和偏振定标等关键技术，研制了大气多角度偏振辐射计。首先，介绍辐射计偏振探测原理，讨论光学系统方案设计，分析辐射计多角度探测和定标精度对气溶胶柱浓度反演后验误差的影响；其次，利用标准偏振光发生器和绝对辐射定标系统，对辐射计偏振测量精度进行验证，并得到绝对辐射定标不确定度；再次，针对辐射计航空遥感模式，研发专门的多角度多光谱偏振探测数据处理系统；最后，开展外场实验分析，通过航空与地面同步观测实验，验证了辐射计各项指标。研究结果表明：辐射计的绝对辐射定标不确定度优于4%，偏振测量精度优于0.5%，同步比对站点的大气气溶胶光学厚度反演精度优于0.05。该辐射计获取的偏振数据可反演得到大气气溶胶光学厚度等参数，满足区域环境大气监测应用需求。
航空 偏振 遥感 多角度 辐射计 aviation polarization remote sensing multi-angle radiometer 光学 精密工程
2022, 30(22): 2847
