肿瘤是严重威胁人类健康和社会发展的重大公共卫生问题之一。针对肿瘤的治疗，外科手术切除仍是最普遍、最理想的策略。目前，外科医师在术中主要通过肉眼观察、超声等方法确定肿瘤边界、残余病灶以及微小转移病灶，然而，这些方式存在手术切缘肿瘤易残留、难以实时发现微小转移灶等问题，导致肿瘤术后复发、转移率高，严重影响病人的预后和远期生存。荧光手术导航的快速发展为解决这一问题提供了新的技术支撑。本文聚焦于荧光手术导航用荧光探针，重点对荧光手术导航系统和各类有机、无机近红外二区荧光分子探针进行系统阐述，分析其临床转化与应用面临的瓶颈问题，探讨可能的解决思路，以期为国内外相关领域的研究提供思路与参考。

核酸是携带遗传信息的物质, 既存在于自然界中也能够通过成熟技术人工合成。通过体外筛选技术还可以筛选出具有特殊功能的核酸序列, 例如核酸适体和脱氧核酶。核酸通过沃森-克里克碱基互补配对原则进行杂交, 具有很强的专一性。无论是通过序列设计还是体外筛选, 核酸探针在生物标志物的分析与成像应用方面都发挥着重要作用。纳米材料辅助构建核酸功能化纳米探针, 可以保护负载的核酸探针不被核酸酶降解, 并且无需转染试剂就能进入细胞, 在细胞荧光成像应用上具有很大优势。为解决细胞内有些生物标志物含量低、难于检测的问题, 目前已构建多种适用于细胞水平的成像信号放大方法来实现对低丰度生物标志物的高灵敏成像。本文主要综述了核酸功能化纳米探针在细胞荧光成像中的应用进展, 包括反义寡核苷酸功能化纳米探针、核酸适体功能化纳米探针、脱氧核酶功能化纳米探针等, 同时介绍了他们在成像信号放大中的应用。

为提高热载流子高功率微波探测器的灵敏度和降低环境温度对探测器性能的影响，开展了液氮环境下的热载流子探测器研究。提出了局部使用可阀合金块的BJ-100型热载流子探测器制作工艺，增强了探测器的抗温度冲击能力。测试结果表明，探测器硅片焊接的结合力大于4.9 N，能够承受从常温到液氮的反复温度冲击。利用100 kW微波源开展了热载流子探测器在室温和液氮环境下的灵敏度测试实验，结果表明：探测器输出波形与肖特基二极管检波器输出波形一致；在保持偏置电流相同的条件下，相较于常温环境，探测器在液氮环境下的相对灵敏度提升约20倍，输出电压可达V级。

光响应纳米基因载体可借外界光源实现基因的定时、定点释放，已逐渐成为非病毒基因载体研究的热点。根据响应光波长的不同，可将光响应纳米基因载体分为紫外/可见光响应的纳米基因载体和近红外光响应的纳米基因载体。综述了这两类载体材料当前的研究进展，阐述了其响应机理和释放过程，并总结了光响应纳米基因载体在构建过程中亟待解决的问题。

光动力治疗是基于微创的新型肿瘤治疗方法，利用光敏剂吸收外源可见-近红外光光能促使光敏剂与分子氧反应，产生高活性光化学产物——活性氧物质，诱导肿瘤细胞凋亡或坏死，具有低免疫原性、低成本、高选择性等特点，已成为癌症治疗基础研究与临床转化的新热点。然而，实体肿瘤内微环境因子导致的光动力治疗效果下降及肿瘤细胞耐受等问题，阻碍了光动力治疗的发展与临床医学应用。随着纳米技术与生物医学工程等交叉领域的快速发展，以及对肿瘤微环境的深入研究，利用肿瘤微环境因子设计的智能响应性纳米载体用于癌症的诊断与协同治疗近年来受到广泛关注。基于此，综述了肿瘤环境响应的智能化纳米载体系统在肿瘤光动力治疗中的最新研究进展，为肿瘤的光动力治疗提供参考与新的研究思路。

研究了长周期光纤光栅( LPFG)级联布拉格光纤光栅(FBG)结构的温度及浓度传感特性。利用飞秒激光直写制作LPFG并级联FBG, 且FBG波谷位于1 551.9 nm, LPFG波谷位置为1 560.5 nm。在30~50 ℃温度变化范围内对传感器温度特性进行测试, 并在25 ℃超净环境下对浓度为3%~30%的葡萄糖溶液进行敏感性测试。实验结果表明: 升温过程FBG中心波长发生红移, 灵敏度26.36 pm/℃, 线性度0.950 8; LPFG中心波长发生蓝移, 灵敏度-24.55 pm/℃, 线性度0.914 2。降温过程FBG中心波长发生蓝移, 灵敏度25.00 pm/℃, 线性度0.945 8; LPFG中心波长发生红移, 灵敏度为-21.82 pm/℃, 线性度0.921 2。FBG对浓度变化不敏感, 当浓度由3%增至30%时, LPFG中心波长发生蓝移, 灵敏度196.36 pm, 线性度0.956 5。结果表明该光纤传感器灵敏度高, 线性度好, 可以同时动态实现温度和浓度的测量。

针对高功率微波(HPM)脉冲测试用峰值检波器标定不确定度评估中测量函数非显式, 直接测量量与被测量间概率分布传递困难等问题, 研究建立了蒙特卡罗分析方法(MCM), 利用有限带宽S参数网络时域响应计算原理建立了检波器标定系统的时域仿真模型, 模型包含标定系统各微波器件S参数、检波电压、监测峰值功率等直接测量量, 以及微波脉冲反射、叠加及传输延迟等物理过程。根据MCM原理对模型中各直接测量量引入特定分布的随机误差, 通过重复计算, 获得了检波器标定曲线的不确定度及其概率分布。

为了开展大口径天线短脉冲微波辐射特性研究, 建立了一套大口径天线微波短脉冲特性测试系统。该系统可产生快上升沿、脉冲可调(脉宽最短可到0.5 ns)的微波激励脉冲、接收动态范围大于52 dB。利用该测试系统进行实验, 获得了不同微波激励脉冲宽度条件下, 天线方向图和辐射场波形脉冲宽度变化曲线。测试结果表明: 在天线远场距离处, 改变微波激励脉冲宽度, 对天线主轴辐射场波形基本无影响; 而在偏离主轴处, 辐射场波形会出现不同程度的脉冲展宽及幅值减小等波形畸变现象, 偏离主轴角度越大, 微波激励脉冲宽度越小, 畸变越明显。

目前,光器件在硅基衬底上的集成是光电领域的研究热点。将基于表面张力的流体自组装技术应用于薄膜金属-半导体-金属(MSM)光探测器的集成上,其集成效果的优劣与器件绑定点的几何形状有关。为了有效预测薄膜MSM光探测器绑定点的间距和形状对集成效果的影响,利用MATLAB对其集成过程中表面自由能的分布状况进行了仿真分析。首先,在介绍薄膜MSM光探测器的基础上,对其集成过程建立了平移和旋转仿真模型。然后,根据表面自由能与匹配度的线性关系,分别仿真出了不同间距和形状的绑定点在集成过程中匹配度的分布状况图。通过分析匹配度的斜率以及正确装配状态和误装配状态之间的关系,预测两端绑定点间距较长、绑定点形状为梯形时集成效果较好。最后,考虑到薄膜光电器件有可能需要区分正负极的情况,将其两端绑定点设计成不对称形状并进行仿真分析,尽量避免集成过程中出现正负极反接的状态。

对电子系统强电磁环境实验效应检测技术研究现状进行了系统的研究分析，提出通过对内部电路节点电压信号实时监测实现无人机电子系统强电磁环境效应检测判断的方法。设计了以阻抗变换和电光转换电路为核心的光纤输出型电压探头，实现1 MΩ高输入阻抗、DC – 450 MHz带宽、数百m传输距离等技术要求。在无人机系统强电磁脉冲环境实验中利用所设计的电压探头实现了无人机舵机、飞控、链路等电路节点工作电压信号波形的远程监测，获取了无人机电路节点耦合的电压脉冲波形。