1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024
3 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
为了探索一种高灵敏折射率传感器,基于CO2激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG)。首先,利用CO2激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80 μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196 μm和73 μm的双峰谐振LPFG,证明了采用CO2激光微加工技术在单模光纤上制备短周期LPFG的可能性。其次,利用CO2激光器直接在2种80 μm单模光纤上制备出周期分别为110 μm和115 μm的双峰谐振LPFG。实验结果表明:在2种80 μm单模光纤上制备的LPFG具有谐振损耗大,插入损耗小和折射率灵敏度高等优点。基于以上优点,采用CO2激光技术制备的双峰谐振LPFG在生物、化学及环境参数检测等重要领域的应用具有较大潜力。同时,也提供了一种操作简单、低成本制备双峰谐振LPFG的方法。
光纤光学 长周期光纤光栅 双峰谐振 CO2激光技术 折射率 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506009
为了解钢渣混合土基层材料在环境作用下的响应特性,分别以失水率、干缩应变、干缩系数和冻融质量损失率、冻融残留强度比为指标,开展了干缩和冻融循环试验研究。研究发现,随着钢渣占比的增加,钢渣混合土28 d干缩系数、冻融质量损失率均有所减小,冻融残留强度比先增后减,在钢渣占比50%(质量分数)时达到峰值961%,说明合适的钢渣占比既能抑制钢渣混合土的干缩,又赋予其较好的抗冻性能;随着水泥掺量的增加,28 d干缩系数、冻融残留强度比增加,冻融质量损失率减小,表明水泥掺量的增加不利于钢渣混合土的干缩性能但有利于其抗冻性能;土壤固化剂的掺入能改善钢渣混合土的干缩和抗冻性能。SEM分析表明,钢渣占比为50%、水泥掺量为5%配合比的钢渣混合土结构更紧密,8次冻融循环后整体性更好。通过对比不同基层材料的干缩系数和冻融残留强度比发现,钢渣混合土的干缩性能劣于水泥稳定碎石但优于水泥石灰稳定土,抗冻性达到甚至超过水泥稳定碎石。
基层材料 钢渣混合土 干缩性能 冻融循环 抗冻性能 微观结构 roadbase material steel slag mixed soil dry shrinkage performance freeze-thaw cycle frost resistance microstructure
1 甘肃省肿瘤医院放疗科 兰州 730050
2 甘肃省肿瘤医院头颈外科 兰州 730050
3 甘肃省肿瘤医院功能科 兰州 730050
利用多模态影像技术筛选头颈鳞癌患者的颈部微小淋巴结,结合病理结果优化放疗方案,提高患者生存质量。对36例头颈鳞癌患者放疗前行CT或磁共振成像(MRI)检查,选择颈部最长径≤1 cm的微小淋巴结51枚,超声检测相关指标后,在超声引导下行穿刺活检明确病理,根据多模态评价结果勾画靶区并制定放疗计划,评价靶区优化前后的危及器官受照剂量,将检测结果进行差异性比较并观察感兴趣淋巴结区域3 a局控率。腮腺(左、右)的Dmean及V30,颌下腺(左、右)的Dmean及V30,颌骨的V50,在颈部微小淋巴结靶区优化前后变化较大,p<0.05,差异具有显著性意义。治疗结束后随访3 a,共有4例受试者出现高剂量野内颈淋巴结复发,复发率为11.11%,微小淋巴结感兴趣区域未见局部复发。采用多模态影像技术判断头颈鳞癌颈部微小淋巴结良恶性后,进一步优化放疗靶区计划的方法安全可靠。
头颈部鳞状细胞癌 微小淋巴结 放射治疗 Head and neck squamous cell carcinoma Microlymph node Radiotherapy 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(3): 030306
中国空间技术研究院,北京空间机电研究所,北京 100094
为了实现光丝激光雷达系统的天基应用,开展了天基光丝雷达光谱仪光学系统设计,根据应用需求确定光谱仪光学系统构型主要由望远系统、狭缝、准直系统、平面光栅、成像系统构成;为了解决谱段宽可能引入的色差问题,光谱仪系统采用全反射结构设计;完成了光学系统与各项指标分析,通过设计可达到以下指标:光谱仪谱段范围为320~950 nm,光谱分辨率为2 nm,光谱仪最大色畸变为1.1 μm(即0.07 pixel),3个像元内的能量集中度大于96%,光学传递函数MTF在3.7 lp/mm下可达到0.99。所设计的光谱仪系统可用于星载大气成分高分辨率光谱探测。
光学设计 光丝激光 光谱仪 光学系统设计 光谱分辨率
1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
980 nm半导体激光器作为掺铒光纤放大器的最佳泵浦源,其温度会影响激光器功率稳定性和放大器输出光谱漂移。提出将现场可编程门阵列(FPGA)作为核心控制元件,以半导体制冷器为执行元件、热敏电阻为温度传感器,利用FPGA自动切换内部状态机、控制流入半导体制冷器电流的方向和大小,实现980 nm半导体激光器内部的温度控制,并通过搭建基于FPGA的掺铒光纤放大器系统实验装置,验证所提方法的可行性。实验结果表明:所提出的温度控制方法能有效地实现980 nm半导体激光器的温度控制,使其功率-电流曲线的线性拟合度提高了23.07%,掺铒光纤放大器的输出光谱波长偏移减小了62.5%,保证了激光器输出功率及放大器输出波长的稳定性。该方法的结构简单且实时性高,对推进半导体激光器温度控制的发展及应用具有非常重要的意义。
激光器 980 nm半导体激光器 温度控制 现场可编程门阵列 状态转换机
1 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
2 空装驻太原地区军事代表室,山西 太原 030006
结合笼形分子(Cryptophane-E)对甲烷气体的选择性吸收特性,提出了一种基于双层薄膜的高灵敏度长周期光纤光栅(LPFG)甲烷体积分数传感器。通过减小包层直径使低阶包层模式LP06工作在色散转折点(DTP)附近,并在光纤表面涂覆厚度经过优化的TiO2薄膜,以确保包层模式LP06在模式转换(MT)区内与纤芯模式LP01耦合,从而显著提高了LPFG的折射率灵敏度。由于甲烷气体分子会改变最外层Cryptophane-E薄膜的材料折射率,进而改变包层模式的有效折射率,因此通过监测共振波长的移动即可实现对甲烷气体体积分数的测量。在DTP和MT效应的共同作用下,当甲烷气体体积分数从0%变化到3.5%时,所提的LPFG传感器平均灵敏度高达249.6 nm/%。此外,针对本传感器在不同甲烷体积分数下的非线性响应特征,设计了反向传播(BP)神经网络信号解调算法。研究结果表明:在甲烷气体体积分数变化范围内,其最大预测误差为0.008%,该传感器良好的性能使其在煤矿安全监测等领域具有潜在的应用价值。
光纤光学 甲烷体积分数 长周期光纤光栅 色散转折点 模式转换 反向传播神经网络 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0706009
将钢渣、矿渣微粉与废弃混凝土碎料混拌制备钢渣-杂填土基层, 并对其性能开展研究。体积安定性试验表明, 矿渣微粉具有明显抑胀作用, 掺入50%(质量分数, 下同)钢渣、50%杂填土以及外掺钢渣质量30%矿渣微粉的试件的10 d高温水浴膨胀率仅为1.32%, 而未掺矿渣微粉的试件3~5 d膨胀率均超过2%限值。7 d无侧限抗压强度和28 d劈裂强度正交试验表明: 7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度影响因素大小顺序为钢渣、水泥掺量、混凝土碎料占比、土壤固化剂; 各组试件中7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度最大值分别为12.41 MPa、2.24 MPa; 钢渣-杂填土基层最佳配比为50%钢渣、50%杂填土(m(混凝土碎料)∶m(素土)=6∶4), 外掺钢渣质量40%的矿渣微粉、5%水泥、0.018%固化剂, 此时试件具有良好的水稳定性。强度影响因素试验表明, 矿渣微粉对试件强度的增幅影响最大。X射线衍射及扫描电子显微镜分析表明, 在矿渣微粉和土壤固化剂的作用下, 钢渣中f-CaO被有效消解, 团聚体与混凝土碎料、钢渣颗粒的密实包裹阻止了内部水分的挥发和外部自由水的侵入, 既保证了钢渣-杂填土基层的强度, 又有效抑制了膨胀。
道路基层 钢渣 建筑垃圾 土壤固化剂 体积安定性 强度试验 road base steel slag construction waste soil stabilizer volume stability strength test
1 复旦大学生命科学学院复杂体系多尺度研究院,上海 200433
2 复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系,上海 200433
3 复旦大学工程技术研究院生物医学工程研究所,上海 200433
膨胀超分辨技术是近几年出现的一种对样品制备进行改进实现分辨率提升的超分辨技术,由于其与其他光学技术的兼容性强,可以进一步提高分辨率,引起了越来越多研究人员的关注。复合膨胀技术是膨胀超分辨技术改进的一个主要发展方向之一,膨胀结合光学波动超分辨技术(ExM‐SOFI)在复合膨胀技术中是一种受限较小且使用较为广泛的技术。为了增强现有ExM‐SOFI技术的成像效果,本课题组将成像缓冲液技术应用于ExM‐SOFI技术,以增强膨胀样品在拍摄过程中的抗淬灭能力,从而使普通染料在ExM‐SOFI中的荧光强度、荧光波动幅度和闪烁比等均有增强。微管和囊泡的染色成像结果表明,使用这种技术可以使样品在高阶SOFI中保持真实结构,伪影更少,因而高阶SOFI技术可以提升膨胀样品的最终分辨率。
生物光学 ExM‐SOFI 膨胀超分辨 光学波动超分辨 成像缓冲液 抗淬灭增强