光学显微具有对样品损伤低、可特异性成像等优点，是生物医学、生命科学、材料化学等多个领域中必不可少的成像手段。然而，传统光学显微镜多采用平行光照明整个样品，无法有效区分在焦信号和离焦背景，不具备三维层析成像能力。基于此，提出一种基于共振扫描的稀疏结构光照明三维层析显微（SSI-3DSM）技术，通过共振扫描聚焦光斑快速生成稀疏条纹结构光，利用多步相移减除背景噪声实现对待测样品的三维层析成像。相较于扫描宽场成像，该方法将轴向分辨率提升1.3倍，信背比提升12倍。此外，该技术性能稳定、成本较低、便于商业化开发，可与结构光照明、单分子定位等超分辨显微成像技术相结合以进一步提高横向分辨率。

研究脉冲超声强度为0~0.8 W/cm²时的不同强度超声对在体的人皮肤中甘油溶液的渗透性和光穿透深度的影响。实验采用光学相干断层扫描（OCT）成像技术做定量连续的测量。研究结果表明，脉冲超声强度为0~0.8 W/cm²时，超声具有加速甘油溶液渗透、增强光穿透皮肤的能力，且皮肤的光透明效果随超声强度的增加而增大。以仅施加甘油溶液的样品为对照组，而施加超声作用及甘油溶液的样品为实验组。实验组和对照组的比较结果表明，在分别经超声强度为0.2，0.4，0.6，0.8 W/cm²的超声处理的人体皮肤中，15%甘油的平均渗透系数与仅施加15%甘油处理的人体皮肤相比分别增加了2.6%，9.5%，14.7%，19.8%。脉冲超声处理的30%甘油在人体皮肤中的渗透系数分别高于仅施加30%甘油处理的对照组3.7%，12%，16.7%，22.2%。结论表明，应用强度为0.2~0.8 W/cm²的超声，甘油的平均渗透系数随超声强度的增加而增加。

根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型, 并给出了皮肤组织各层的特性参数; 考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性, 依据皮肤组织各层的水、 血、 脂肪、 血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数; 对不同波长散射系数做了适当简化, 给出了皮肤组织各层的光谱散射系数。 利用蒙特卡罗方法仿真血管组织在收缩与舒张两种状态下, 400～1 000 nm波长光在皮肤组织多层模型中的传输过程, 并通过统计大量光子的分布特性, 获得了皮肤组织光谱反射系数, 并利用模拟所得的两种状态下的反射系数计算得到了光谱容积脉搏波幅度。 仿真结果表明, 当入射光强一定时, 绿光的容积脉搏波幅度优于红光和蓝光。 通过计算不同波长光沿皮肤组织深度方向光能流率衰减为1/e时对应的皮肤组织深度, 获得了皮肤组织光谱穿透深度。 结果显示, 血管舒张状态下蓝光和绿光的穿透深度较小, 蓝光大部分只能达到表皮层, 绿光能到达微循环层, 红光可直达真皮层。 考虑到光在皮肤组织中传播包含了一个从收缩到舒张的动态过程, 基于此, 根据穿透深度定义了脉搏波信号产生深度, 利用血管舒张与收缩两种不同状态下的穿透深度计算得到了光谱产生深度。 结果表明, 不同波长光产生深度大于其穿透深度, 蓝光产生深度较浅, 且其受到的血液吸收调制较小, 因而其获得的脉搏信号易受噪声干扰; 红光的容积脉搏波产生深度较大, 但是相比于绿光其受血液吸收调制较小, 且绿光产生深度足够达到真皮血管层, 因而红光容积脉搏波的幅度小于绿光。 上述仿真结果明确了皮肤组织部分光谱特性, 为皮肤组织多光谱容积脉搏波的精确获取及其他相关研究提供了一定的理论基础。

为研究小孔的形成过程,在光纤激光平板扫描焊接低碳钢中,采用调制激光出光时间的方式进行实验。结果表明:小孔的形成过程极为迅速,完整的形成时间在ms量级。低速焊接时,小孔的形成过程包括急速增加、缓慢增加和基本稳定不变三个阶段。高速焊接时,小孔的形成过程仅有急速增加过程。进一步实验结果表明:小孔的形成时间不超过激光焊接特征时间,且激光焊接特征时间随焊接速度的增加而减小,这是高速焊接时小孔仅有快速形成过程的原因。

Light has been clinically utilized as a stimulation in medical treatment, such as Low-level laser therapy and photodynamic therapy, which has been more and more widely accepted in public. The penetration depth of the treatment light is important for precision treatment and safety control. The issue of light penetration has been highlighted in biomedical optics field for decades. However, quantitative research is sparse and even there are conflicts of view on the capability of near-infrared light penetration into brain tissue. This study attempts to quantitatively revisit this issue by innovative high-realistic 3D Monte Carlo modeling of stimulated light penetration within high-precision Visible Chinese human head. The properties of light, such as its wavelength, illumination profile and size are concern in this study. We made straightforward and quantitative comparisons among the effects by the light properties (i.e., wavelengths: 660, 810 and 980 nm; beam types: Gaussian and flat beam; beam diameters: 0, 2, 4 and 6 cm) which are in the range of light treatment. The findings include about 3% of light dosage within brain tissue; the combination of Gaussian beam and 810 nm light make the maximum light penetration (> 5 cm), which allows light to cross through gray matter into white mater. This study offered us, the first time as we know, quantitative guide for light stimulation parameter optimization in medical treatment.

拉曼高光谱成像技术不仅可以获取样本的空间分布信息, 图像上每个像素点还包括了完整的光谱信息, 因其信息量丰富的特点已在食品安全检测方面得到了应用。 本研究探索拉曼高光谱成像系统中光在奶粉层中的穿透深度, 以及采集参数和奶粉类型对穿透深度的影响。 实验选取均匀奶粉层样品放置于厚度为5 mm的三聚氰胺样本之上, 检测奶粉层厚度为0.8～4.0 mm时的三聚氰胺特征峰强度, 以此评估光在奶粉层中的穿透性和信号衰减情况。 结果显示当奶粉层厚度一定时, 随着激光功率变大, 拉曼特征峰值随之增加, 此外更长的曝光时间也可以使拉曼信号得到增强。 在激光功率不小于2 W且曝光时间不小于500 ms时, 光在全脂奶粉层的穿透深度可达4 mm。 奶粉层厚度在0.8～4.0 mm范围内, 穿透奶粉层的拉曼信号随着奶粉层厚度增加呈指数式衰减。 在激光功率为8 W、 曝光时间为1 000 ms的条件下, 光在全脂、 低脂和脱脂奶粉层的穿透深度均达到了4 mm。 在相同测量厚度下, 通过脱脂奶粉层接收的拉曼信号弱于通过全脂和低脂奶粉层接收的拉曼信号强度。 研究结果为拉曼高光谱检测中奶粉样品的前处理提供了有益参考。

在不同气压的高纯N2、Ar及N2/Ar混合气体保护条件下, 采用光纤激光器对厚度为2 mm的奥氏体304薄板进行了焊接试验, 研究了保护气体压强、气体类型和混合比例对焊接接头形貌及力学性能的影响。结果表明, 保护气体压强越大, 焊缝熔深就越大, 但气体压强对焊缝强度和硬度无明显影响。使用N2/Ar混合气体作为保护气体时, N2在保护气体中所占比例越大, 焊缝的熔深就越大, 而且使用不同比例的保护气体得到的焊缝均呈“丁”字形; 保护气体类型及比例对焊缝强度和硬度没有显著影响, 但焊缝的强度和硬度均大于母材。

对基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器的研究进展进行了综述，同时也阐述了其原理及面临的问题。着重介绍了3 种微纳光纤气体传感器，包括直接基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器、微纳光纤表面涂覆敏感薄膜的气体传感器和微纳光纤与其他光学微结构相结合的气体传感器。虽然，这些研究取得了一些成果，但还面临诸多问题和挑战。相信随着研究的不断深入，基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器仍有可能凭借其独特的性能优势成为现存气体传感器的有力竞争者。

激光焊接过程产生的焊斑熔深直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂，影响因素众多，许多参数难以量化。以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。通过声波频谱减法对采样的声频信号进行降噪处理，并分析了声频信号的时域和频域特征，找到了声频信号和焊斑熔深的关系。采用径向基函数神经网络对钛合金薄板焊接过程的焊斑熔深进行预测。神经网络以声压强偏差、频带功率、激光功率和焊接速度作为输入。实验证明，在不同激光功率下该方法可准确预测焊斑熔深。