1 广东医科大学 生物医学工程学院, 广东 东莞 523808
2 广东外语外贸大学, 广东 广州 510420
3 广东省人民医院, 广东 广州 510080
4 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
光散射光谱(Light Scattering Spectroscopy, LSS)是一种可以实时、无创地对细胞核以及细胞器结构进行探测的光谱技术, 并且能够在细胞和亚细胞尺度上获得生物组织的结构特征。LSS将微小粒子的光散射特性与它们的大小、折射率和形状联系了起来。生物组织具有结构特异性, 当被光照射时会产生不同角度和偏振特性的散射光, 因此可以获得有关组织宏观和微观的结构信息。这项技术在相关领域得到了深入的研究, 并被扩展到癌细胞的检测。本文首先对LSS技术的基本原理进行了介绍, 然后详细阐述了该技术在早期癌症诊断中的研究和应用, 最后, 我们总结了LSS技术的优势并对其未来的发展进行了展望。
光散射 癌症 光学诊断技术 light scattering cancer optical diagnostic technique
1 广东医科大学生物医学工程学院, 广东 东莞 523808
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
3 广东外语外贸大学, 广东 广州 510420
4 广东省人民医院, 广东 广州 510080
5 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
为了实现高分辨率、宽波段的空间外差拉曼光谱探测, 使用中阶梯光栅的四个衍射级次, 每个级次的对应一定范围光谱, 总的光谱探测范围得到了扩增, 最终根据设计, 搭建了一台中阶梯光栅-平面镜的空间外差拉曼光谱(Echelle-Mirror Spatial Heterodyne Raman Spectroscopy, EMSHRS)实验平台。通过标准光源进行光谱定标得到该仪器的理论光谱分辨率为 1.033 cm-1, 单个衍射级次对应的波段宽度为 1058 cm-1, 最后对三种无机物进行了光谱探测和分析, 实验结果表明中阶梯光栅-平面镜型空间外差拉曼光谱技术可实现对无机物的快速、高分辨和宽波段检测, 具有良好的应用前景。
空间外差拉曼光谱 中阶梯 干涉仪 Spatial heterodyne Raman spectroscopy Middle ladder Interferometer
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国刑事警察学院 痕迹检验鉴定技术公安部重点实验室，辽宁 沈阳 110035
3 刑事检验四川省高校重点实验室(四川警察学院)，四川 泸州 646000
4 中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都 610036
5 中国科学院大学，北京 100049
为了获得数字微镜器件（DMD）的真实光学特性，提出了微镜单元杂散光分布测试方法，并搭建实验装置对2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况进行测试。提出了一种杂散光测试方法，并针对微镜单元尺寸小、配置方式灵活的特点，设计了汇聚光斑大小连续可调的照明系统以及可以对微镜单元清晰成像的成像系统。通过实验得到了2×2阵列区域微镜单元的杂散光分布情况。测试结果表明，单个微镜单元中心孔道位置附近反射的能量较强，靠近边缘位置反射的能量则相对较弱。此外，测试区域之外的微镜单元也会反射一部分能量，测试区域内微镜单元杂散光绝对强度最大值出现在中心孔道附近，其灰度值为6.86，紧邻测试区域微镜单元杂散光绝对强度最大值同样也出现在中心孔道附近，其灰度值为4.01，由此可以说明中心孔道位置附近的杂散光较强；测试区域内微镜单元的杂散光相对强度相对较弱，从测试区域边缘开始急剧增大，经过大约两个微镜单元后达到峰值，数值为293.5%，此后开始急剧下降。
数字微镜器件 微镜单元 杂散光分析 成像特性 精密测量 DMD micro-mirror unit stray light analysis imaging properties precision measurement
1 长春理工大学光电工程学院先进光学技术制造中心, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光栅技术研究中心, 吉林 长春 130033
光栅的多级衍射杂散光对空间外差拉曼光谱仪的成像质量具有重要影响。为了提高其成像质量,使光谱特征更准确,针对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行分析与抑制研究。依据光学传递理论,利用ASAP软件对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行仿真与分析,利用挡板、光阑和光学陷阱等方法设计了能够抑制-2.5°~2.5°视场范围内杂散光的结构。结果表明:光栅产生的多级衍射杂散辐射比由4.996×10
-3降到了1.57×10
-8,设计的结构对空间拉曼光谱仪系统内因光栅产生的多级衍射杂散光具有良好的抑制效果,有效提高了系统的成像质量。
光谱学 杂散光分析 空间外差拉曼光谱仪 光栅多级衍射 杂散光抑制结构
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
大尺寸反射式光栅是提高天文光谱仪分辨率和啁啾脉冲放大系统输出能量的核心元件。随着天文和激光核聚变技术的发展, 大尺寸反射式光栅的研制已成为国内外学者研究的热点。相较于单块大尺寸反射式光栅的研制, 拼接法以其难度系数低、制作成本低和待拼接的小光栅易制作、质量高等优点成为了制作大尺寸反射式光栅的主要方法。本文介绍了大尺寸反射式光栅拼接技术的基本原理, 详细综述了光栅拼接技术的研究进展, 包括光栅拼接误差检测理论、光栅拼接误差分离、拼接光栅波前相位校正、光栅拼接误差维数的削减和光栅拼接装置, 最后总结了光栅拼接技术的优缺点并指出了其未来的发展方向。
光栅拼接 误差检测 误差分离 相位校正 拼接装置 grating mosaic error detection error separation phase correction mosaic device
1 江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
首先采用有限元法数值计算了铜膜内的电子温度和晶格温度分布变化, 揭示了铜膜内电子非平衡热输运时间随飞秒激光光束参量的变化情况。仿真结果表明, 铜膜内的电子非平衡热输运时间会随着泵浦光束数量及脉冲能量密度的增加而增加, 并且使用三束飞秒泵浦激光作用时, 电子非平衡热输运时间比单脉冲作用时的电子非平衡热输运时间增加了3倍。其次使用三束飞秒激光泵浦的泵浦-探测实验系统进行验证。实验结果表明: 通过用具有一定延时的三束飞秒泵浦激光作用铜膜时, 铜膜表面的瞬态反射率出现三次突变, 使电子非平衡热输运时间得到极大延长, 从而大幅度消除激光加工热障, 并提高加工的质量、精度和效率。
非平衡热输运 飞秒激光 电子温度 瞬态反射率 non-equilibrium heat transport femtosecond laser electronic temperature 红外与激光工程
2019, 48(2): 0206001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所， 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
为了满足激光诱导等离子体分析系统（LIPS）对分光系统的分辨率， 光谱范围， 体积等多方面要求。 本文研制了一台中阶梯光栅光谱仪， 该光谱仪能同时获得所有谱段范围内的光谱信息， 令LIPS系统可实现快速在线实时分析。 并且， 该光谱仪采用可调节延迟时间的ICCD作为后端探测器， 令整个系统可根据实际实验情况选择最优延迟时间接收光谱， 提高了整个系统的信噪比。 最后， 搭建了一套激光诱导等离子体分析系统， 对研制的中阶梯光栅光谱仪在系统中的可用性进行验证。 通过对合金样品测试， 整个系统的分辨率达002 nm， 光谱范围覆盖190～600 nm。 并且研制的LIPS系统光谱重复性较好， 特征元素波长提取误差不超过001 nm， 可较准确的对样品成分进行分析。
分辨率 中阶梯光栅 中阶梯光栅光谱仪 激光诱导等离子体谱 Resolution Middle Echelle Echelle spectrometer Laser-induced plasma spectroscopy 光谱学与光谱分析
2018, 38(5): 1605
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
设计了一种基于干涉检验法的复制拼接光栅测量光路。针对光栅复制拼接光路中入射光角度难以精确测量的问题，分析了光栅拼接实验中入射光角度对光栅拼接的影响。建立了光栅拼接误差模型，分析了五维拼接误差的容限要求。按照光栅复制拼接光路的要求，设计了一种干涉仪角度调节装置。根据误差模型和拼接光路分析了500 mm×500 mm大尺寸中阶梯光栅复制拼接光路中入射光角度误差与拼接误差的关系。 结果显示：入射光角度误差为1°，拼接光路中绕x轴，y轴的转动误差Δθx,Δθy和沿z轴的位移误差Δz的计算值与实际值之间分别相差0.002 1 μrad，0.003 3 μrad和0.348 2 nm时，引起波前差为2.590 1 nm。根据这一计算结果，给出了干涉仪角度调节装置的设计指标，即设置角度调节分度为0.1°时，可满足大尺寸光栅复制拼接要求。
光栅拼接 光栅复制 拼接误差 误差分析 grating mosaic grating replication mosaic error error analysis 光学 精密工程
2017, 25(12): 3027
