戴太强 1,2,3,4马英 5杜宇轩 1,2,3,4侯燕 1,2,3,4[ ... ]孔亮 1,2,3,4,*
作者单位
摘要
1 口颌系统重建与再生全国重点实验室,陕西 西安 710032
2 国家口腔疾病临床医学研究中心,陕西 西安 710032
3 陕西省口腔疾病临床医学研究中心,陕西 西安 710032
4 第四军医大学口腔医院颌面外科,陕西 西安 710032
5 西安电子科技大学物理学院,陕西 西安 710171
6 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,传代纯化后接种至共聚焦培养皿,置于自主研发搭建的平场定量相位显微镜下,利用荧光及相位双通道证实线粒体特征后,进行长时间无标记观察,分析平场定量相位显微镜观察到的线粒体分裂、融合过程,以及细胞凋亡过程中的线粒体变化。平场定量相位显微镜无标记观察到的线粒体可与荧光标记的线粒体完全重叠,表明平场定量相位显微镜可以清晰观察线粒体并进行无标记高分辨率成像。同时,平场定量相位显微镜可以对培养条件下的骨髓间充质干细胞进行长时间无标记观察,并高分辨率记录线粒体分裂、融合过程。此外,还利用平场定量相位显微镜首次完整记录了CCCP作用下线粒体的变化,该变化直观地呈现了线粒体途径的细胞凋亡过程。平场定量相位显微镜可以对培养的细胞进行长时间无标记高分辨率观察,为线粒体动力学的研究提供了一种新的观察手段。
无标记成像 平场定量相位显微镜 骨髓间充质干细胞 线粒体动力学 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618020
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
为解决分布式相位敏感光时域反射计系统现有事件识别方法对于相似振动信号识别困难这一问题,提出了一种基于多尺度特征融合的相似信号识别方法。在该方法中,原始信号首先通过经验模态分解和小波包分解被分解为不同频率范围内的子信号。随后,分别提取原始信号和子信号的时频特征和近似熵特征,并利用主成分分析法对所提取的特征进行融合。最后,通过构建一个6层轻量反向传播(BP)神经网络分类器,训练分类模型并利用测试集验证模型分类度。该方法对小车经过和行走等相似信号的识别准确率可分别达到98.5%和98.0%,对于敲击和摇晃差异性大的信号的识别准确率可达100%。相比于直接从原始信号中提取特征并结合时频图的卷积神经网络方式,所提方法的综合识别准确率分别提高了8.4%与9.0%,相似信号的识别准确率分别提高了13.5%与12.4%。结果表明,该方法在保证差异性大的信号的高识别准确率的基础上,显著提高了相似信号的识别准确率,对于拓展分布式光纤传感的应用范围有重要的价值。
光通信 相位敏感光时域反射计 时频特征 近似熵 多尺度特征融合 反向传播神经网络 
中国激光
2024, 51(6): 0606001
Author Affiliations
Abstract
1 College of Optical and Electronic Technology, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China
2 Key Laboratory of Medical Electronics and Digital Health of Zhejiang Province, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China
A simple quasi-distributed fiber sensing interrogation system based on random speckles is proposed for weak fiber Bragg gratings (WFBGs) in this work. Without using tunable lasers or spectrometers, a piece of multimode fiber is applied to interrogate the WFBGs relying on the wavelength sensitivity of speckles. Instead of the CCD sensor, an InGaAs quadrant detector serves as the receiver to capture the fast-changing speckle patterns. A supervised deep learning algorithm of the multilayer perceptron architecture is implemented to process speckle data and to interrogate temperature changes or dynamic strains. The proposed demodulation system is experimentally demonstrated for WFBGs with 0.1% reflectivity. The experimental results demonstrate that the new system is capable of measuring temperature change with an accuracy of 1°C and achieving dynamic frequency of 100 Hz. This speckle-based interrogation system paves a new way for distributed WFBGs sensing with a simple design.
weak fiber Bragg gratings random speckles deep learning time-division-multiplexing 
Chinese Optics Letters
2023, 21(12): 121601
作者单位
摘要
1 中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
2 杭州国照检测技术有限公司,浙江 杭州 310012
提出了一种在光纤距离方向作快速傅里叶变换(FFT)的振动信号相位提取方法,并在分布式声波传感(DAS)系统上加载200 Hz正弦信号进行了验证。该方法在振动传感光纤距离方向上采用分距离滑动FFT变换提取载波信号的相位,然后对光纤方向缠绕的相位信号进行差分,进而在光纤方向与时间方向上进行解缠绕处理,最后对解缠绕信号进行高通滤波。与DAS系统信号解调常用的IQ解调、希尔伯特变换解调相比,该方式提取的200 Hz振动信号的信噪比为36.71 dB,比IQ、希尔伯特变换提取的信噪比分别高21.04 dB和20.91 dB,且FFT提取的振动相位信号的周期性好,无谐波及低频噪声干扰。对2000 Hz和5000 Hz正弦振动信号的提取结果也表明该方式具有较好的适用性。
遥感 傅里叶光学 快速傅里叶变换 扰动检测 信号调制 信噪比 
中国激光
2023, 50(5): 0506001
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院,杭州 310018
针对基于相位敏感光时域反射计的分布式光纤传感系统的信号识别实时性和准确性问题,提出一种基于小波包分解和支持向量机的信号识别方法。通过小波包分解提取信号的能量特征向量并分析不同信号的平均能量分布趋势。采用支持向量机对敲击、晃动、行走和噪声四种信号共800个实验样本进行训练和识别,识别效果由精确率、召回率、F1值和准确率四种评估指标进行评价。实验结果显示敲击信号和晃动信号的识别精确率、召回率和F1值分别为94.12%、96%、95.05%;95.92%、94%、94.95%;行走信号和噪声信号的识别精确率、召回率和F1值均为100%;总体识别准确率在97%以上。该方法提高了相位敏感光时域反射系统在信号识别时的准确性和实时性。
相位敏感光时域反射计 信号识别 小波包分解 支持向量机 能量特征向量 Phase-sensitive optical time domain reflectometer Signal recognition Wavelet packet decomposition Support vector machine Energy feature vector 
光子学报
2022, 51(11): 1106003
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
提出了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的水滴型光纤挥发性有机化合物(VOC)传感器,用于检测VOC的泄漏。该传感器由一段标准单模光纤弯曲形成,其形状类似水滴,封装在PDMS中。实验通过监测传感器输出光谱的波长漂移情况来实现对VOC浓度的检测。实验结果表明:当PDMS吸收VOC时,体积膨胀,水滴型光纤结构的有效弯曲长度减小,在VOC体积分数为0~9960×10-6范围内,输出光谱发生蓝移,其灵敏度为-0.542 pm/10-6,检测精度为37×10-6,响应时间为8.3 min;当采用强度解调方法时,1539.00 nm波长处的灵敏度最大(-3.22×10-4 dB/10-6) ,检测精度为31×10-6
传感器 挥发性有机化合物传感器 水滴型光纤结构 回音壁模式 聚二甲基硅氧烷 
光学学报
2022, 42(21): 2128001
作者单位
摘要
中国计量大学, 光学与电子科技学院 浙江 杭州 310018
为了实现在狭窄环境中对挥发性有机物进行有效探测, 本文提出了一种基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器。该传感器是由一段单模光纤与一段长度约为130m的空芯光纤相连, 其中空芯光纤内嵌厚度约15m的聚二甲基硅氧烷薄膜, 通过组合最终得到的传感器的尺寸仅为150m。单模光纤、空芯光纤和聚二甲基硅氧烷薄膜一起组成法布里-珀罗腔干涉仪。聚二甲基硅氧烷薄膜吸收挥发性有机物气体时会引起其自身的体积膨胀使得法布里-珀罗的腔长发生变化从而导致干涉波长发生漂移。实验结果表明: 首先, 所提出基于探针结构的光纤挥发性有机物传感器在0~900?0ppm异丙醇浓度测量范围内的灵敏度为2.0pm/ppm, 当光谱仪的最小分辨率为0.02nm时, 传感器对挥发性有机物的检测下限为10ppm。其次, 该传感器还表现出较好的稳定性和重复性, 在30 min的稳定性测试实验中, 该传感器的实际测量误差范围为±30ppm, 说明具有较好的稳定性。三次重复性实验也验证了该传感器具有较好的重复性。最后, 该传感器的响应时间小于42s, 说明具有较快的响应速度。总体来说, 该传感器在检测挥发性有机物方面具有较高的灵敏度和较低的检测下限, 具有良好的稳定性和重复性, 响应速度快。而且传感器本身制作成本较低, 生产工艺简单, 可以实现大规模生产制造。在测量时, 该传感器不受空间环境的限制, 可以实现在狭窄的环境中挥发性有机物的探测。
光纤传感器 聚二甲基硅氧烷薄膜 法布里-珀罗腔干涉仪 挥发性有机物 fiber optic sensor polydimethylsiloxane film Fabry-Perot cavity interferometer VOCs 
量子光学学报
2022, 28(3): 240
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院,杭州 310018
针对光纤光栅应变传感器测量桥梁结构应变的准确性问题,提出一种原位校准方法。采用等强度悬臂梁模拟桥梁结构,以砝码为激励源,以电阻应变片作为参考传感器,以光纤光栅应变传感器作为被校准传感器,将这两个传感器安装在靠近的位置进行测量和比对。由于不同传感器特征有差异,被校准传感器的测值序列与参考值序列通常存在数据错位,导致无法判断传感器应变响应的一致性。为此,基于动态时间规整算法的数据序列匹配方法,对电阻应变片和光纤光栅应变传感器的应变数据进行了匹配分析,其数据的匹配率在96%以上。此外,还对数据序列进行了跳点的剔除,避免了突变干扰等因素的影响。结果表明,该方法有效解决了传感器的应变响应是否具有一致性的问题,可以实现光纤光栅应变传感器的原位校准,原位校准结果与静态标定结果基本相同。
光纤布拉格光栅 原位校准 数据序列匹配 应变传感器 数据错位 Fiber Bragg grating In-situ calibration Data sequence matching Strain sensor Data dislocation 
光子学报
2022, 51(6): 0606004
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
基于相位敏感的光时域反射计(Φ-OTDR)通过发射光脉冲到传感光纤内,利用分析传感光纤的后向瑞利散射光或前向散射光的方法对入侵扰动事件进行识别和定位。对比其他光纤分布式传感技术,Φ-OTDR能够长距离分布式多点测量,精度高、可靠性好,研究Φ-OTDR具有重要的应用价值。本文介绍了Φ-OTDR的基本原理、结构、系统性能、信号解调和应用情况,并对Φ-OTDR技术进行了展望。
光纤光学 相位敏感光时域反射 分布式光纤传感 扰动检测 信号调制 
激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1100007
作者单位
摘要
中国计量大学 光学与电子科技学院, 杭州 310018
光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。
氢气传感器 布喇格光纤光栅 温度补偿 大范围氢气浓度 Pt/WO3粉末 hydrogen sensor fiber Bragg grating temperature compensation wide range of hydrogen concentration Pt/WO3 powder 
光通信技术
2021, 45(11): 6

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