1 华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学教育部重点实验室，广东 广州 510631
2 华南师范大学生物光子学研究院广东省激光生命科学重点实验室，广东 广州 510631
3 南方医科大学附属广东省医学科学院广东省人民医院医学研究部，广东 广州 510080
建立了小鼠原位肝癌模型，利用活体荧光成像系统激发的荧光信号对肿瘤进行了定位，通过光声显微成像系统观察了正常肝小叶、肿瘤中心和癌旁的微血管结构特征和血氧功能。结果表明，正常的血管分布均匀、分化良好，而肿瘤的血管分布不均匀且混乱，分支直径增加，更适合低氧环境。光声技术在研究肝细胞癌方面展现出巨大的潜力，可以为肿瘤抗血管生成治疗和诸多肝脏相关疾病的诊断提供更深入的见解。
医用光学 光声成像 肝细胞癌 肿瘤微环境 血氧饱和度 抗血管生成治疗 中国激光
2023, 50(15): 1507105
1 华南师范大学 激光生命科学教育部重点实验室，广东 广州 510631
2 华南师范大学 生物光子学研究院，广东 广州 510631
基于激光诱导超声机制的光声成像技术结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性，能无标记、非侵入反映生命体内源性吸收物质的分布，适合啮齿类动物模型全脑的即时成像。为了证明光声技术在脑科学研究和脑疾病监测中的应用，搭建了光声显微成像系统，其空间分辨率可达几十微米，有效成像深度可达1 mm以上，并以APP/PS1转基因阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease, AD）模型小鼠和野生型WT小鼠为研究对象，从脑组织切片、离体全脑和活体全脑三个层面探究了光声成像在表征AD鼠和WT鼠脑结构变化和血管网络的能力，证明了光声技术在研究脑疾病发展过程中监控脑结构变化和脑血管网络特征的巨大潜力，可以为诸多脑科学研究和神经退行性疾病发展机制提供更深入的见解。
光声成像 脑成像 阿尔茨海默症 光声血管成像 photoacoustic imaging brain imaging Alzheimer's disease photoacoustic angiography 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220541
1 华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学教育部重点实验室，广东 广州 510631
2 华南师范大学生物光子学研究院广东省激光生命科学重点实验室，广东 广州 510631
光声成像结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透性优势，能够利用内源性、外源性造影剂对比显示组织的结构、功能、代谢特征和分子、动力学信息等，同时可以实现从细胞器、细胞、组织到器官的多尺度成像，在生物医学研究中发挥着越来越重要的作用。简要回顾了光声成像的基本原理，重点总结了光声计算断层成像(PACT)、光声显微成像(PAM)、光声内窥成像(PAE)和光声分子成像近年来的研究热点及技术进展，主要涉及成像探测方式的选择与改进、低成本激发光源的替代方案、图像重建算法的进步、系统成像速度和分辨率的提高以及分子探针的新兴设计策略等，最后展望了光声成像的应用前景。
中国激光
2022, 49(20): 2007208
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of Laser Life Science & Institute of Laser Life Science, College of Biophotonics, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Laser Life Science, College of Biophotonics, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
We proposed a nonlinear photoacoustic (PA) technique as a new imaging contrast mechanism for tissue thermal-nonlinearity characterization. When a sine-modulated Gaussian temperature field is introduced by a laser beam, in view of the temperature dependence of the thermal diffusivity, the nonlinear PA effect occurs, which leads to the production of second-harmonic PA (SHPA) signals. By extracting the fundamental frequency PA and SHPA signal amplitudes of samples through the lock-in technique, a parameter that only reflects nonlinear thermal-diffusivity characteristics of the sample then can be obtained. The feasibility of the technique for thermal-nonlinearity characterization has been studied on phantom samples. In vitro biological tissues have been studied by this method to demonstrate its medical imaging capability, prefiguring great potential of this new method in medical imaging applications.
Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071702
华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学研究所, 激光生命科学教育部重点实验室, 广东 广州 510631
为解决传统的光声成像技术通常将组织的吸收系数假定为无方向性的标量常数而忽略组织各向异性光吸收特性的问题,利用两束电矢量方向相互垂直的线偏振光作为光声成像的激发源,提出一种基于各向异性光吸收的线偏振光声成像技术;搭建线偏振光光声显微成像系统,并选取具有各向异性光吸收差异的材料作为样品,对所提技术的可行性进行实验验证;进一步对生物样品进行成像,演示所提技术对各向异性光吸收生物样本的成像能力。结果表明,所提技术易植入传统的光声显微成像系统中,拓展了传统光声成像的信息提取范围。
生物光学 光声成像 线偏振光 各向异性 吸收差异
1 华南师范大学 a.生物光子学研究院
2 b.激光生命科学教育部重点实验室， 广东 广州 510631
本文提出了一种基于非线性热扩散效应的光声二次谐波显微SH-PAM成像技术，用于实现亚衍射极限光声成像。生物组织受到强度调制的高斯激光束辐射时，组织吸收光子形成高斯分布的温度场，由于热扩散系数非线性热效应引起的非线性光声PA效应，从而产生光声二次谐波信号。模拟和试验结果均表明，重建后的光声二次谐波成像的横向分辨率超过了传统光学成像分辨率。本文通过仿体样品验证了该方法的可行性，并且对人表层皮肤细胞进行了成像，以证明其对生物样品的成像能力。该方法扩展了传统光声成像的范围，为超分辨成像开辟了新的可能性，为生物医学成像和材料检测提供了新的方法。
光声非线性效应 光声二次谐波成像 超分辨 nonlinear photoacoustic effect photoacoustic second-harmonic imaging super resolusion
华南师范大学生物光子学研究院, 激光生命科学研究所教育部重点实验室, 广东 广州 510631
具备高光吸收能力和良好的生物相容性的等离子纳米探针在光声分子成像中得到了广泛应用。理论分析发现, 由于纳米探针的小尺寸效应, 其比表面积急剧增大, 致使其光、热性质及光声能量转换机制对尺寸具有强烈依赖性。本文利用有限元分析的方法, 以金纳米球和金纳米棒为例, 定量讨论了浸没在水中具有不同尺寸的纳米探针在受到脉冲激光照射时的光学吸收、温度场分布及热膨胀随时间演绎的过程, 并获得了尺寸在20-150 nm范围内探针光声转换效率对尺寸的依赖关系。结果表明:纳米探针的光-声转换效率对尺寸有较强的依赖性, 金纳米球和金纳米棒在20-150 nm范围内均存在最佳尺寸使得光声转换效率最大。定量评价金纳米粒子光声转换效率的尺寸效应为指导通过优化纳米探针尺寸实现构建高效率光声探针提供了理论依据。
金纳米粒子 光声转换效率 尺寸依赖性 gold nanoparticles photoacoustic conversion efficiency size dependence
1 西北大学 物理学系，西安 710069
2 西安飞行自动控制研究所， 西安 710065
采用测量侧光谱相对强度的方法研究激光陀螺的增益特性.通过实验得到了陀螺增益随着工作电流的增加而增加，随着总气压的升高会出现饱和增益现象，在总气压大约为4P0时增益取极大值.通过比较铝阴极和另一种阴极材料B的激光陀螺在启动阶段增益随时间变化的特性曲线和对测量数据进行误差分析，发现陀螺的增益稳定性和抗外界环境干扰能力是与阴极材料密切相关的.激光介质的增益和由朗缪尔流效应引起的拍频频移都和产生激光的上下能级粒子数密度差有关，实验结果说明用增益的稳定性可以评价激光陀螺零点漂移稳定性.
侧光谱 相对强度 增益系数 增益稳定性 零点漂移 Side spectrum Relative strength Gain coefficient Gain stability Zero drift
1 哈尔滨工程大学理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 黑龙江大学集成电路重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
提出了一种基于单负Metamaterials对的带通滤波器的设计原理,给出了这种带通滤波器的谐振频率的表达式,对其谐振频率及带宽与其决定因素之间的关系进行了计算,对计算结果进行了讨论,为设计单负Metamaterial对带通滤波器的理论与方法提供了依据。研究结果表明:利用单负Metamaterials对的确可以实现带通滤波器;ENG板的磁导率μ1、MNG板的介电常数ε2、电等离子体频率ωep、磁等离子体频率ωmp、两个层的厚度比值a这五个因素决定了这种滤波器的中心频率;两个层的厚度及二者之间的比值决定这种滤波器的带宽。
微波器件 带通滤波器 带宽 Metamaterials metamaterials microwave devices band-pass filter band width
1 哈尔滨工程大学理学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
2 黑龙江大学电子工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150080
为拓宽异向介质结构的带宽和维数，在方形环结构的基础上，提出了一种异向介质的交叉网状结构的设计，并对其介电常数和磁导率的频率特性进行了计算机仿真。研究结果表明，该结构在特定的频段内表现出了明显的负折射特性，与传统的裂环谐振器相比，新结构的结构对称、具有更宽的响应带宽和三维各向异性等特点。
左手材料 负介电常数 负磁导率 新结构 left-handed materials negative permittivity negative permeability new structure
