1 温州大学生命与环境科学学院，浙江 温州 325035
2 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江 金华 321004
3 浙江金华广福肿瘤医院，浙江 金华 321000
4 温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325035
5 温州大学电子与电气工程学院，浙江 温州 325035
针对呼出气一氧化氮（FeNO）体积分数的检测，使用了具有高灵敏度、高精度等特性的可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术。利用直接吸收光谱（DAS）技术和波长调制光谱（WMS）技术对呼出二氧化碳（CO2）体积分数进行标定，并通过模拟两种气体信号来确定相关系数并完成FeNO体积分数反演。连续测量15 min气体体积分数，根据其变化实验和Allan方差曲线分析确定两种气体的参数，该系统中的CO2气体测量精度和探测极限分别为0.045%和5.4×10-3，一氧化氮（NO）气体测量精度和探测极限分别为1.1×10-9和3.4×10-9；通过反复置换CO2和NO的混合气体与氮气（N2）测量气体体积分数随时间变化情况来确定该系统响应时间为12 s；最后根据单次呼气周期曲线确定志愿者呼出气体中CO2和NO的体积分数。该研究为FeNO的在线检测提供实验依据。
生物技术 光谱学 二氧化碳 一氧化氮 临床应用 吸收光谱
1 南京工业大学 柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 211816
2 南京医科大学 附属肿瘤医院，江苏 南京 210009
活性酶普遍存在于各种生命活动中，一些疾病与活性酶的异常表达息息相关，精确检测酶的表达水平以及原位成像，为相关疾病的诊断与治疗提供了有力的判断依据。至今，大量的检测技术已经开发出来，其中以分子荧光探针为代表的光学技术具有非侵袭性以及灵敏度高、检测限低、响应时间快和生物相容性好等优势，在检测活性酶上备受青睐。然而，在使用分子荧光探针检测时，由于小分子容易在酶活性位点发生扩散，无法定位，导致探针时空分辨率较差。因此，为提高成像检测的时空分辨率、降低背景干扰和假阳性，原位成像的设计理念随之提出，已成为生物光学成像的研究热点之一。目前，研究者已报道多种分子荧光探针用于酶的原位成像的设计并取得显著效果。本文将深入介绍用于活性酶检测的分子荧光探针的设计策略及其在原位成像中的研究进展，希望为该领域的研究者们提供一些启发。
原位成像 分子荧光探针 活性酶 研究进展 in situ imaging small-molecule fluorescent probes enzyme recent progress 红外与激光工程
2022, 51(9): 20220576
杨雪梅 1,2,3张瑞 1,2,3,*石金 1,2,3吴琼 1,2,3[ ... ]李孟委 1,2,3
1 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西太原03005
2 中北大学 前沿交叉科学研究院，山西太原030051
3 中北大学 南通智能光机电研究院，江苏南通710065
为了实现激光告警机宽光谱、大视场的高精度探测，提出了一种基于宽波段光栅衍射的大视场二维激光告警探测系统。设计了由宽波段光栅和大视场镜头组成的光学系统，通过采用五组七片式组合透镜结构，实现了水平方向95°、垂直方向72°的大视场探测。镜头的光圈为2.0，入瞳直径为36 mm，保证系统具有很好的通光量。设计加工了光栅常数为2.5 μm（占空比为0.6）的宽波段黑白光栅，实现了0.5~1.7 μm的宽波段探测。系统中加入多窄带滤光片以滤除背景光的干扰。最后，用典型波长（532，1 064，1 550 nm）的激光器进行测试，系统探测得到的角度测量误差优于0.7°、激光中心波长的探测精度优于8 nm，通过实验验证了该方法的可行性。
激光告警 光学设计 宽波段黑白光栅 激光波长 高精度二维角度 laser warning optical design broadband black-white grating laser wavelength high-precision two-dimensional angle 光学 精密工程
2022, 30(19): 2295
华东师范大学物理与电子科学学院理论物理研究所,上海 200241
针对图像边缘的实时提取问题, 设计了一种基于经典高斯-拉普拉斯算子 (LoG 算子)的量子 LoG 图像边缘检测算法。通过在经典计算机上利用 Matlab 软件对该量子 LoG 算法进行模拟仿真计算, 证明了该量子 LoG 算法可以快速、有效地实现对图像边缘的识别与提取。此外, 还考察了两类退相干效应对此算法的影响。计算结果表明, 相较于目前已有的相关量子图像边缘检测算法, 量子 LoG 算法具有更好的抗噪特性。
图像处理 边缘提取 LoG 算法 退相干 image processing edge extraction LoG algorithm decoherence
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
2 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200444
3 中国科学技术大学生物医学工程学院, 安徽 合肥 230026
激光散斑衬比成像(LSCI)技术广泛应用于大视场的组织表层血流成像,当需要实时在体监测生物体深层组织或腔内组织的血流分布及变化时,将LSCI与内镜成像技术结合是解决LSCI成像深度问题的有效途径。为此,搭建了商用腹腔镜LSCI成像系统,并对微流体仿体和兔子大肠进行成像。实验结果表明,所搭建的系统可以校正静态散射以及消除系统噪声对散斑衬比度的影响,利用单次曝光下的散斑衬比测量值可以实现血流的定量监测,该商用腹腔镜LSCI成像系统将具有重要的临床应用潜力。
医用光学 散斑衬比 血流监测 内窥成像 静态散射
1 重庆师范大学 物理与电子工程学院, 重庆 401331
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室, 长春130033
水下无线光通信作为一种新兴的高速水下无线通信技术, 在海洋生态环境监测、资源勘测以及**作战等方面的作用不可小觑, 并已成为全世界竞相争夺的关键性技术。对目前常用的3种水下无线通信方式进行比较, 介绍了水下无线光通信的信道特性, 并阐述水下无线光通信系统中光源、调制、信道编码以及探测等关键技术的研究进展。总结了水下无线光通信技术的发展趋势, 为未来水下无线光通信系统的深入研究和实用化提供了参考。
光通信 水下无线通信系统 光源 调制技术 信道编码 探测 optical communication underwater wireless communication system light source modulation scheme channel coding detection
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 上海科技大学, 上海 201210
4 中国科学院大学, 北京 100049
5 黄山海关茶叶质量安全研究中心, 安徽 黄山 245000
采用近红外光谱技术结合反向传播人工神经网络算法建立了茶叶中蔗糖含量的检测模型, 并通过引入遗传算法改进了模型预测质量。预测模型采用120个茶叶掺蔗糖样品的傅里叶变换漫反射光谱数据建立。对另外42个样品的预测结果表明, 基于传统的反向传播人工神经网络算法模型的相关系数为0.7380, 预测均方根误差为3.0754, 正确识别率为83.3%; 增加遗传算法后相关系数提高到0.9419, 预测均方根误差为1.3176, 正确率为88.1%, 训练误差减小一个量级以上。实验结果表明, 反向传播人工神经网络模型可用来检测茶叶中的蔗糖含量, 同时, 引入遗传算法优化了神经网络的初始权值和阈值, 使预测误差更小。
近红外光谱技术 BP神经网络 遗传算法 茶叶 蔗糖量 near-infrared spectroscopy BP neural network genetic algorithm tea sucrose content
