天津大学 医学工程与转化医学研究院，天津 300072
光片显微镜是近些年来研究较多的生物成像技术，相较于传统的激光共聚焦扫描显微镜而言，光片显微镜能够实现快速、低光毒性的体积成像。光片显微镜的照明光束可以选择高斯光束或其他无衍射光束（如贝塞尔光束、艾里光束等）。艾里光片显微镜是目前研究较多的技术，但是普通的艾里光片显微镜存在一个较大的问题，艾里光束具有自弯曲的特性，导致艾里光片在视场的两端超出探测物镜的景深范围，无法发挥出最优的成像效果。将艾里光束旋转45°形成平板艾里光片，使艾里光片不超出探测物镜的景深，以增大光片显微镜的成像视场。并利用双光子荧光激发技术，免除图像的后处理过程，大大提高了成像的效率。利用Matlab进行光学仿真，得到平板艾里光片显微镜的成像视场（~900 μm）比普通艾里光片显微镜的成像视场（~600 μm）增加了50% 。搭建的平板艾里光片显微镜利用荧光微球进行校正实验，得到成像系统的横向分辨率为(1.93±0.17) μm，轴向分辨率为(3.19±0.41) μm。对斑马鱼脑出血模型的实时观测中，可以得到时间分辨率为x×y×z = 0.60 mm×0.60 mm×0.40 mm/60 s 的成像结果，并可以对局部血管的生长和发育进行实时监测，有利于脑出血疾病的机制探究。
光片荧光显微镜 平板艾里光束 光束调制 light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) planar-Airy beam beam modulation 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220354
1 黑龙江大学电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080
2 黑龙江大学光纤传感技术国家地方联合工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150080
为替代现有加油站人工测量乙醇含量方式和提高站端油品质量检测效率，基于倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）对外界折射率的敏感特性，使其能够反映出乙醇含量不同导致的乙醇汽油折射率变化，提出一种对乙醇汽油中乙醇含量进行现场实时检测的新方法。利用耦合模理论对TFBG的光谱特点进行了分析，并探究了TFBG在乙醇汽油中乙醇含量检测过程中的传感特性。实验结果表明，所提方法在乙醇含量为8.3%~14.3%的乙醇汽油检测中的灵敏度为6.5 nm/RIU（RIU为折射率单位），线性拟合度为0.949。通过波长解调方法对E10乙醇汽油样品进行传感器的检测精度验证，乙醇体积分数的检测值为10.2%，相对误差为2%，验证了TFBG用于乙醇汽油中乙醇含量检测的可行性。
光纤光学 倾斜光纤布拉格光栅 乙醇汽油 乙醇含量 波长解调 折射率 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0106001
中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
通过在完整三角晶格空气孔型光子晶体平板中引入两条空气槽型波导,并在槽型波导中引入折射率随甲烷气体浓度变化的敏感薄膜,设计并优化了一种甲烷与温度双参量传感器。建立光子晶体波导传感分析模型,利用平面波展开法、等效折射率方法、时域有限差分法对甲烷和温度的传感特性进行了理论分析。结果表明,两条传感通道的通带峰值中心波长会随甲烷气体浓度增加发生线性蓝移,而随温度增加出现线性红移。其中,通道1的甲烷传感灵敏度能达到0012 nm,温度传感灵敏度达到169 nm／℃,通道2的甲烷传感灵敏度能达到0010 8 nm,温度传感灵敏度达到166 nm／℃,同时结合双参数矩阵法正好能解决传感交叉敏感问题。
光子晶体 槽型波导 光学传感器 温度传感 甲烷传感 photonic crystal slotted photonic crystal waveguide optical sensor temperature sensing methane sensing
1 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116:
本文在正六边形光子晶体光纤长周期光栅包层空气孔中选择性填充液体材料,设计并优化一种高灵敏度长周期光栅双谐振温度传感器。基于模式耦合理论建立光纤光栅传感模型,发现在包层空气孔填充特定折射率液体材料后,同一光栅周期下,模型分别在短波长、长波长处出现透射谐振峰,然后利用全矢量有限元法在完美匹配层边界条件下对模型的温度特性进行了数值分析。结果表明:当包层空气孔中填充磁流体时,随着温度的升高,左峰(短波长处)中心波长蓝移,右峰(长波长处)中心波长红移,且左、右峰间隔随温度变化曲线近似线性,其温度灵敏度为11.40 nm／℃;当第一层空气孔中填充折射率温度系数更高的乙醇,其他空气孔中填充磁流体时,左、右峰间隔的温度灵敏度为2.99 nm／℃。
光子晶体 长周期光栅 双谐振 温度传感 photonic crystal fiber long period grating dual resonance temperature sensing
哈尔滨理工大学光电信息科学与工程系, 黑龙江 哈尔滨 150080
针对非球面干涉图在预处理过程中去噪的问题，提出了一种基于改进P-M 模型与加权复合型中值滤波相结合的去噪方法。分析了P-M 模型，指出了该模型在去噪中的缺点并且提出了相应的改进模型。讨论了经典的中值滤波模型，但有时利用中值来替代污染值反而会使图像尖锐的边缘信息变得平滑，因此对其进行了改进。在此基础上，提出将改进P-M 模型与复合型中值滤波融合在一起的去噪方法。理论分析与仿真实验结果表明：该方法不仅可以有效地去除非球面干涉图中的噪声，而且能够克服图像去噪后存在的边缘模糊现象，更好地保护干涉图的特征信息即图像边缘和细节信息。该方法对干涉图进行预处理后取得了较好的效果，充分体现了该方法的优越性。
图像处理 非球面干涉图 P-M 模型 中值滤波 激光与光电子学进展
2016, 53(3): 031002
1 北京航星机器制造有限公司, 北京 100013
2 华中科技大学, 湖北 武汉 430074
开展了铝镁合金5A06激光－MIG复合焊接工艺试验, 研究了工艺参数对焊缝成形及内部质量的影响, 获得了改善焊缝成形质量和控制焊缝内部气孔的有效方法, 并对激光-MIG焊接接头进行力学性能测试, 显微硬度分析。结果表明, 在合适的工艺参数下, 激光－MIG焊对铝合金焊接接头气孔有明显改善作用, 焊缝成形美观, 接头内部质量良好, 接头抗拉强度可达母材强度的94.99％。
激光焊 复合焊 铝合金 laser welding laser-MIG hybrid welding aluminum alloy
华中科技大学 武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
传统的红外光谱探测技术能够提供丰富的光谱信息, 应用广泛, 但该技术同时也存在一定局限性, 如很难同步实现探测器小型化和探测波段实时调节等方面的要求.提出了一种基于电可调表面等离子体谐振吸收的新型FET红外探测器结构.基于电磁场理论分析了结构参数对红外光学吸收的影响, 并通过结构参数的优化使吸收结构对特定红外波段的吸收率达到90%以上.栅压变化时VOx热敏层中载流子的浓度分布和折射率均发生变化, 显示该器件具有明显的电可调光谱吸收特性.借助于这种FET结构, 非制冷红外探测器将具有片上可调光谱探测能力, 同时具有易于阵列化特点, 为微小型可配置光谱成像探测器件提供了一条思路.
非致冷红外探测器 等离子体谐振 电可调探测器 光谱成像探测 uncooled infrared detector plasmon resonation electrically tunable spectral imaging detection
高红外吸收是实现高灵敏度红外探测器的一个重要途径。探测器的响应率与热吸收率紧密相关。高红外吸收将提升红外探测器的探测性能。鉴于高吸收率的重要性,对国内外研究中典型的高红外吸收结构的研究进展进行介绍。目前典型新型高吸收结构有基于新型材料(如超材料)的高吸收结构和基于金属光栅高吸收结构。研究表明这些结构在某些波段可实现近100%的完美吸收,是发展高灵敏探测器的新途径。
红外吸收 红外探测器 光栅结构 超材料 infrared absorption infrared detector grating structure matamaterials
广西民族大学 物理与电子工程学院，南宁 530006
提出了一个基于高维2m+1粒子纠缠态的任意m粒子态量子可控离物传态方案，发送方Alice对需传送的未知态量子系统和手中的纠缠粒子执行m个广义Bell基测量，控制方执行广义X基测量，依据预先共享量子纠缠态非定域相关性，接收方对手中的粒子执行相应的幺正操作就可以重建原来未知量子态.与其他方案相比，方案减少了任意高维多粒子态可控离物传送所需传送粒子数.我们进一步讨论了基于纯纠缠信道的概率量子可控离物传态方案，通过与发送方和控制方合作，接收方只需对手中的纠缠粒子和引入的附加粒子执行联合幺正演化和投影测量，就可以在他的粒子上概率的重建原来的未知量子态，最后，方案计算讨论了基于纯纠缠态量子可控离物传态成功概率与信道纠缠度之间的关系.
量子信息 量子可控离物传态 广义Bell基 纯纠缠 Quantum information Controlled teleportation Generalized Bell state measurement Pure entanglement
为了在薄壁舱段相连接处同时焊上环形加强筋, 以 Ti750和 TC1为试验材料, 进行了一系列 T型接头激光焊接工艺试验, 研究钛合金 T型接头激光焊接工艺性, 通过分析焊缝成形与焊接参数之间的关系, 并对焊缝进行成分和力学性能测试, 得出焊接这类 T型接头的激光焊接工艺规范, 并成功试制钛合金薄壁加强筋结构舱段。
激光焊 T型接头 钛合金 加强筋 laser welding T joint titanium alloy stiffener
