1 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院(山东)有限公司，济南250200
3 中材高新材料股份有限公司，北京100102
自1963年参研“121”项目合成国内第一颗金刚石至今，从两面顶高温高压合成金刚石、金刚石工具到化学气相沉积金刚石，中材人工晶体研究院有限公司(简称晶体院)走过了六十年艰难而辉煌的金刚石研究历程。在一代又一代研究人员的努力下，通过技术研发有力推动了我国金刚石制备及工具应用技术的进步，为我国金刚石行业的蓬勃发展做出贡献。回看晶体院金刚石六十年研发历程，本文由点带面，期望在科技研发攻关、技术成果转化、发展思维等方面为新时代金刚石领域工作者提供启示与借鉴。
人造金刚石 超硬材料 CVD金刚石 金刚石工具 两面顶 synthetic diamond superhard material CVD diamond diamond tool belt press
1 唐山市人民医院唐山 063000
2 河北北方学院附属第一医院张家口 075000
评价一种可降解的液态基准标志物（Liquid fiducial marker，LFM）在图像引导放疗中的应用价值。体外实验：以固态基准标志物（Solid fiducial marker，SFM）为参考，评价不同锥形束CT管电压条件下LFM的可视性、伪影和最优注量。体内实验：以SFM为参考，评价LFM在裸鼠体内的稳定性和降解状况。将种植了肿瘤细胞的裸鼠随机分为未注入LFM的单次放疗组（16 Gy/次），注入了LFM的单次（16 Gy/次）、二分次（8 Gy/次）和四分次放疗组（4 Gy/次）。根据照射结果评价LFM对肿瘤生长的影响。相比SFM，LFM的伪影显著较小（均p<0.05），可视性满足临床鉴别要求，当注量为10 μL时成像质量最佳。裸鼠体内LFM质心相对脊髓位移显著大于黄金基准标志物（（0.22±0.03）mm vs.（0.17±0.02）mm，p<0.05），但始终小于一个像素尺寸，故稳定性良好。LFM的实际降解率同理论降解率高度相符。LFM对单次放疗组肿瘤生长影响较小，对分次放疗组影响较大。LFM具有一定临床应用和推广价值，未来有望取代SFM。
液态基准标志物 图像引导放疗 应用价值 Liquid fiducial marker Image guided radiotherapy Application value 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(5): 050302
1 山西大学光电研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
在理论分析的基础上，利用光电二极管的固有结电容和可变电感构成共振电路实现光电探测。通过精简电路并对电路板进行精密布板设计，降低由原内部混频电路带来的杂散寄生电容的影响；利用选定低噪声芯片、低转换损耗混频器及滤波器隔离噪声，构建高信噪比的集成化共振型光电探测器（RPD），并实现了对特定调制信号的高效探测。实验结果表明：在相同条件下，RPD增益在共振频率下比商用宽带探测器（BPD）高大约30 dB。利用RPD获得的锁腔误差信号的峰峰值是BPD的16倍，其误差信号的信噪比比现有BPD高18 dB左右。可见，此RPD能够为高性能压缩态光场制备提供器件支持。
量子光学 共振电路 光电探测 集成化 高信噪比 压缩态
1 河北北方学院附属第一医院 张家口 075000
2 河北省人民医院 石家庄 050000
探究二甲双胍联合单次高剂量放疗对小鼠非小细胞肺癌的治疗机制和效果。体外细胞试验：通过细胞存活曲线评价二甲双胍在不同氧和葡萄糖含量条件下的细胞毒性。体内异种移植瘤试验：将NSCLC-A549细胞注入小鼠，分为对照组、单独给予二甲双胍组、单独接受单次高剂量放疗组、放疗前1 h给予二甲双胍组和放疗后24 h给予二甲双胍组。评价各组肿瘤生长情况，对肿瘤组织进行血流量和组织学分析。体外试验结果显示：低氧低糖条件下二甲双胍细胞毒性最高。肿瘤生长结果显示：单次高剂量放疗前1 h和后24 h给予二甲双胍组小鼠肿瘤体积最小（（0.47±0.12） cm3vs （0.49±0.21） cm3）。血流量分析结果显示：单次高剂量放疗破坏了肿瘤组织微血管，降低了氧和葡萄糖灌注。组织学分析结果显示：肿瘤组织中心低氧低糖区域细胞优先被二甲双胍杀死，周围灌注较好区域存在存活细胞。二甲双胍联合单次高剂量放疗可通过改变肿瘤细胞代谢增强毒性，试验结果为未来二甲双胍联合立体定向放疗提供了理论和数据支持。
非小细胞肺癌 二甲双胍 单次高剂量放疗 作用机制 Non-small cell lung cancer Metformin Single high-dose radiotherapy Action mechanism 辐射研究与辐射工艺学报
2022, 40(6): 060301
1 山西大学光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学激光光谱研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
空间引力波探测频段位于0.1 mHz~1 Hz范围内，在该频段内包含了更大特征质量和尺度的引力波波源信息。目前，基于不同尺寸及空间轨道的大型激光干涉空间引力波探测计划已经逐步实施，其中在干涉仪的激光光源系统中，需要抑制激光强度噪声及频率噪声等，光电探测作为激光噪声表征及抑制的第一级器件，其性能将直接影响激光噪声抑制效果。通过选定低噪声芯片、高稳定偏压系统的基础上，采用自减电路及跨阻放大电路进行整体电路设计；在电磁屏蔽、低温漂系数元件、低噪声供电以及主动温控等技术手段实现了高增益低噪声平衡零拍探测系统的研制；结合快速傅里叶变换法以及对数轴功率谱密度算法对其增益、带宽等性能进行评估测试，并进一步对激光的强度噪声在0.05 mHz~1 Hz频段进行探测表征。实验结果表明：所研发平衡零拍探测电子学噪声谱密度在1 mHz~1 Hz的频率范围内在3.6×10−5 V/Hz1/2以下，小于空间引力波探测对激光光源噪声要求；进一步当入射光功率为400 μW时，测量得到平衡零拍探测系统在0.1 mHz~1 Hz的频率范围内增益在20 dB以上；激光强度噪声谱密度在1 mHz处为3.6×10−2 V/Hz1/2，实现低噪声光电探测及激光强度噪声表征，为空间引力波探测中激光强度噪声表征及抑制等方面提供关键器件支撑。
空间引力波探测 平衡零拍探测 真空噪声 对数轴谱密度算法 space-based gravitational wave detection balanced homodyne detection vacuum noise LPSD 红外与激光工程
2022, 51(6): 20220300
1 山西大学光电研究所, 量子光学与光量子器件国家重点实验室山西 太原 030006
2 山西大学, 物理电子工程学院山西 太原 030006
3 山西大学, 激光光谱研究所山西 太原 030006
4 山西大学, 极端光学协同创新中心山西 太原 030006
空间引力波探测面向0.1 mHz～1 Hz频段引力波信号, 在此频段内包含了更大特征质量和尺度的波源信息。目前的空间引力波探测计划都采用大型激光干涉仪装置进行探测, 其中激光光源系统以及无拖曳系统等关键部件的灵敏度都依赖于极低的电学噪声, 然而极低电学噪声受限于航天器上电压基准源的噪声水平, 这就需要研发低噪声电压基准源并对激光强度噪声及关键电学器件的电学噪声进行低频段噪声表征。本文通过选定低噪声基准芯片, 并设计相关外围电路、仿真模拟、电磁屏蔽、采用低温漂系数元件、低噪声供电以及主动温控等技术手段实现了低噪声基准电压源的研制。由于0.1 mHz～1 Hz频段无法用现有商用设备进行此全频段噪声分析, 我们利用高精度数字万用表进行基准源输出电压的测试与采集, 并采用快速傅里叶变换法以及对数轴功率谱密度法将采集的数据进行计算处理, 得到所研发电压基准在0.01 mHz～1 Hz频段的电压噪声谱密度。实验结果表明电压噪声谱密度在0.01 mHz时达到1.85×10-3 V/Hz1/2, 在0.1 mHz～1 Hz的频率范围内在4.89×10-4 V/Hz1/2以下。此低噪声电压基准源的研发及其噪声评估为空间引力波探测中激光强度噪声抑制等方面提供关键器件支撑。
空间引力波探测 电压基准源 电压噪声表征 对数轴谱密度算法 space-based gravitational wave detection voltage reference source voltage noise analysis logarithmic power spectral density method
1 山西大学 光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 北京华航无线电测量研究所，北京 102401
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
传统激光雷达探测灵敏度不断提高，但仍然受激光光源的量子噪声以及探测端引入的额外噪声等因素限制。为了进一步提高激光雷达的探测性能，提出利用量子压缩态光场作为激光雷达的本振信号提高激光雷达探测精度的新方案，分析了所提出方案提高激光雷达探测精度的关键因素。制备了集成化低噪声压缩态光场并进行了激光雷达多普勒信息测量实验。实验结果表明，相较于传统相干多普勒激光雷达探测方案，所提方案实现了多普勒信息探测灵敏度3 dB的提升，为量子激光雷达中多普勒信息等微弱信号的探测提供研究途径。
压缩态 量子增强 激光雷达 量子雷达 squeezed state quantum enhancement LiDAR quantum radar 红外与激光工程
2021, 50(3): 20210031
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Our previous work had proved pump field noise coupling in the seed field injected optical parametric amplifier (OPA) at a certain analysis frequency. Inspired by this noise coupling mechanism, the frequency dependent squeezing factor due to excess pump noise was experimentally demonstrated. Apart from a reduced squeezing level with an increased noise, the results also prove that a broadband squeezing noise spectrum is not frequency dependent on the amplitude modulated pump field, but limited by the bandwidth of the amplitude modulator and OPA resonator, and the effective measurement is carried out in the frequency range of 2–10 MHz. It provides a guidance to design a broader-bandwidth, higher-level bright squeezed light.
quantum optics nonlinear optics parametric processes squeezed states Chinese Optics Letters
2021, 19(5): 052703
1 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 中国空间技术研究院西安分院, 陕西 西安 710100
3 山西大学极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
基于掺氧化镁铌酸锂晶体,采用临界相位匹配技术以及半整块腔型结构进行外腔倍频实验并制备了532 nm激光。对热透镜效应引起的倍频腔模式失配进行了理论分析。在较高基频光注入倍频腔时,通过重新进行模式匹配,缓解了模式失配对倍频转换效率的影响,最终可实现最大倍频转换效率为(49.3±0.45)%的倍频过程,对应输出功率为567.0 mW。通过模式清洁器改善了输出532 nm激光的光束质量并有效降低了其强度噪声,最终实现了输出功率为470 mW、光束质量因子为1.05的低噪声532 nm激光,其在分析频率1.65 MHz处达到散粒噪声极限。此倍频系统结构紧凑,输出功率稳定,可为集成量子压缩光源提供有效泵浦光场,在量子精密测量以及量子信息科学等领域中发挥重要作用。
非线性光学 倍频 二次谐波 临界相位匹配 532 nm 激光 掺氧化镁铌酸锂晶体 中国激光
2020, 47(11): 1108001
