光遗传学采用光学手段对大脑神经活动进行调控，为神经科学研究提供重要技术手段，促进了当代神经科学里程碑式的发展。由于光在生物组织中的非侵入穿透深度极其有限，传统光遗传学一般采用损伤性植入光纤的方式，导致光刺激的空间精度无法保证。近年来，随着光学技术的进步，精准光遗传学逐渐兴起。精准光遗传学一般采用具备深穿透能力、高时空分辨率的光学系统，具有单细胞精度的神经调控能力和亚细胞精度的神经元集群活动实时检测能力。从技术原理、光路构建和系统优化等几个方面对精准光遗传学研究进行分析和讨论，最后讨论精准光遗传学研究中的技术局限和可能的解决方案，并展望精准光遗传学技术的未来发展方向和应用场景。

针对较厚的组织,普遍采用的自适应光学技术由于其单次校正视场范围有限,空间光调制器或可变形镜的刷新率有限,难以满足大视场范围波前畸变的快速校正,进而难以满足大视场高速成像的需求。结合共轭型自适应光学系统和相干光自适应校正技术,提出了一种并行的波前畸变校正算法,该算法可以在不增加空间光调制器等刷新次数的前提下,通过并行测量多个导引星的波前畸变,实现大视场范围内像差的一次性校正,为生物组织深处的高速、高分辨成像提供一种可行的参考方案。仿真结果表明:在采用9个导引星时,针对5层随机相位屏构成的薄散射介质,该算法单次校正的有效视场约为传统算法的4.7倍;对于120 μm厚的小鼠大脑组织切片样本,单次校正的有效视场约为传统算法的4.6倍。所提算法可以通过增加导引星的数量来进一步增大一次校正的视场范围,并且不会显著增加校正时间,在活体生物样本的大视场成像中具有广阔的应用前景。

针对星空背景下卫星跟踪中运动小目标与伪目标交会造成的跟踪漂移问题,提出一种基于多域卷积神经网络(MDNet)与自回归(AR)模型的空中小目标自适应跟踪方法。 对用MDNet采集到的图像序列第1帧的正样本进行bounding-box回归模型训练;再训练用最小信息准则和最小二乘法确定阶数和参数的AR模型,估计目标运动轨迹并预测目标位置;最后,将该目标位置作为MDNet的采样中心,约束采样候选区域,用bounding-box回归模型调整目标位置。 实验用8种跟踪方法测试了8组场景复杂的视频序列,结果表明,本文方法的成功率及平均覆盖率均显著高于其他7种典型算法,具有较高的精确性和稳健性。

提出一种基于中空内壁悬挂芯光纤构造而成的光纤集成调制器。该光纤具有孔道结构, 纤芯悬挂于孔道内壁。合成了含有超顺磁性Fe3O4纳米颗粒的磁流体, 通过将空心光纤与多模光纤熔融连接, 将磁流体封装在空心光纤内部, 作为悬挂纤芯的包层。磁流体通过倏逝场对光产生吸收作用, 由外磁场控制吸收强度, 实现对纤芯的光调制。波长为632.8 nm的光经过拉锥耦合点耦合进入、传出调制元件。实验结果表明, 在不同磁场强度下, 仅仅2.0×10-2 μL的磁流体就可以对系统光衰减产生明显影响。当磁场强度为38 914 A/m时, 饱和调制深度为43％; 系统的响应时间低于120 ms。该系统还可用于光开关, 光纤滤波器和磁传感器等。

利用静电纺丝技术制备了有机硅微纳凝胶光纤。在酸性条件下对正硅酸乙酯(TEOS)和正辛基三乙氧基硅烷(Octyl-triEOS)进行水解缩聚，同时掺杂氧气敏感荧光指示剂tris(4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)ruthenium(II) chloride［Ru(dpp)3Cl2］，反应形成黏稠的溶胶溶液。然后，在10 kV高压静电场作用下对溶胶进行静电纺丝，获得直径为900 nm的凝胶纤维，并对拉锥后的多模光纤与电纺制备的微纳光波导纤维进行倏逝场光耦合，同时检测该纤维的氧气传感特性。实验结果表明：电纺制备的纤维具有光滑的表面结构，直径均匀，能够与拉锥后的光纤进行强烈的倏逝场耦合，同时激发纤维内部荧光指示剂，发射595 nm荧光。该纤维具有明显的氧气敏感性，在氧气浓度为0%~100 %(体积比)时，荧光淬灭程度I0/I与氧气浓度呈线性关系，响应时间低于100 ms。