长时程细胞成像及分析在生物医学研究中具有重要意义。然而，由于荧光显微镜存在光漂白和光毒性等问题，其应用受到一定限制。非标记成像技术为克服这些限制提供了可行的解决方案。研究了干涉光谱分析技术作为解决非标记长时程活细胞监测问题的潜在方法，并提出了一种基于高光谱干涉重构的非标记定量显微成像技术。通过建立描述干涉信号的数学模型，设计样本定量重构算法，从而获取活细胞纳米结构和干质量分布的定量信息。系统采用自反射式干涉结构，不依赖复杂的光学调制元件，结构简单、操作便捷。此外，本文还在光学显微成像的基础上集成了具有细胞培养能力的微型细胞培养箱，实现了原位长时程成像。利用该系统，研究了不同细胞全细胞周期内的纳米结构定量和干质量变化，展示了本工作在生物医学领域的应用潜力。

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种性能优异的外加剂, 可以补偿大体积混凝土收缩。本文采用压汞法(MIP)测试了不同活性水平的MEA对超高性能混凝土(UHPC)浆体1～7 d龄期孔结构演变的影响, 并借助SEM及EDS对孔结构演变机理进行了分析。结果表明: 颗粒粒径较小的高活性MEA更有利于丰富UHPC的粒径分布, 实现基体最紧密堆积; 不同活性的MEA均会增加1 d龄期UHPC浆体的孔隙率, 但3 d以后各龄期浆体的孔隙率随MEA的掺入而降低, 活性越高降低越明显; 高活性MEA更有利于细化UHPC浆体3～67 nm的孔径; 使用孔隙率及孔结构评价UHPC自收缩应考虑不同龄期的影响; MEA活性越高, 水化生成的Mg(OH)2晶体更多, 有助于减小孔隙率并优化孔径; 使用内掺法会增加硅灰的相对含量, 增强硅灰的种子效应和火山灰效应, 降低UHPC基体的最终孔隙率。

由创伤、肿瘤和感染等原因引起的骨缺损通常面积较大, 超过了骨自愈范围而不能自修复。因此, 需要使用骨水泥对面积较大的骨缺损部位进行填充修复。磷酸钙水泥(calcium phosphate cement, CPC)是目前临床常用的一种骨水泥, 可任意塑形, 具有良好生物活性和生物相容性, 近几十年来得到国内外学者的广泛研究。然而, 从临床实践经验来看, CPC的应用范围有限, 仍需要对其进行性能改进。本文主要分为两部分: 在理化性能部分总结了CPC在力学强度、可注射性、抗溃散性和放射不透明性等四方面的改性方法; 在生物学性能方面讨论了CPC成骨活性、生物可降解性和载药性方面的改性研究。

随着互联网行业的高速发展, 数据中心光互连的扩展成为必然趋势, 数据中心波长资源不足将成为限制数据中心发展的重要因素。提出了一种波长重用无源光互连方案, 将2个信号调制在同一光载波上, 通过光正交调制技术使信号实现无误码传输。同时, 采用偏振复用技术, 将数据中心光互连所需波长数目减少为原来的14, 由此提高波长资源的利用率。

提出了一种通过共线型双等离子体的简单方法实现双色场作用下辐射太赫兹波的频谱调制。利用修正的光电流模型, 模拟了共线型双等离子体在双色场条件下辐射太赫兹波的频谱分布。通过调节体系的参数, 研究了两等离子体间距及激光光强对太赫兹波频谱调制的影响。结果表明, 太赫兹频谱分布与两等离子体间距及双色激光强度有关。等离子体间距影响太赫兹波频谱的峰值个数和频移; 激光光强虽会影响单个等离子体辐射太赫兹波的峰值频率, 但是对于调制的频谱而言只会改变峰值的幅值。

为了改善非稳腔高能激光系统的光束质量, 提高发射光学系统口径的利用率, 采用新型的可用于光学非稳腔输出环形光束的光学整形方法, 通过在激光腔外的光路上增加光学元件对输出的环形激光束进行了整形变换。在理论分析的基础上, 设计并加工了基于双轴锥镜的光束整形装置, 针对非稳腔高能激光器输出的环形光束进行了整形实验, 取得了与理论分析一致的数据。结果表明, 采用双轴锥镜装置整形后的光束比原始光束具有更好的光束质量, 光束束腰直径由45mm减小为32mm, 光束质量因子M2由14减小到11.8。该方法用于光学非稳腔输出环形光束整形变换具有可行性。