1 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学同济医院血管衰老教育部重点实验室，湖北 武汉 430074
3 华中科技大学材料科学与工程学院材料成型与模具技术国家重点实验室，湖北 武汉 430074
中红外激光凭借其非接触、高效率和高精准度的显著优势，广泛应用于病变组织切除、组织整形和肿瘤间质光热疗法等临床外科手术中。在诸多中红外激光中，二氧化碳（CO2）激光具备极高消融效率和高精准度的特点，广泛应用于皮肤、耳鼻喉和腹腔等手术中。然而，由于缺乏稳定、高性能的小尺度柔性能量传输介质，CO2激光无法像钬激光、钕激光等近红外激光一样，通过成熟的石英光纤，以微创或无创的方式进入体内，在人体内部自然腔道中进行微创介入操作。目前CO2激光通常通过导光臂、空心波导管等传输介质进行手术，这极大地制约了其优势在微创手术中的充分体现。为使CO2激光更好地服务于临床外科医疗领域，本文总结了现有的医用CO2激光能量传输介质，重点讨论了热拉式多材料光纤技术在CO2激光医疗领域的研究进展，并展望了未来多功能柔性CO2激光消融机器人光纤的发展趋势及应用前景。
激光医疗 CO2激光 红外光纤 多材料纤维 连续体机器人 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0117001
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 610097
2~5 μm中红外波段激光在科学研究、生物医疗、通信等众多领域中都有重要的应用价值，一直以来都是激光领域的研究热点。主要对目前国内外高功率2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展现状进行了梳理，包括稀土离子掺杂的中红外光纤激光器、波长灵活可设计的拉曼光纤激光器和宽带超连续谱激光器，并对2~5 μm全固态中红外光纤激光源的发展进行了展望。
激光器 中红外激光 稀土离子 拉曼激光器 超连续谱 氟化物光纤
1 兰州理工大学 材料科学与工程学院， 甘肃 兰州 730050
2 兰州理工大学 有色金属先进加工与回收国家重点实验室， 甘肃 兰州 730050
3 甘肃稀土新材料股份有限公司， 甘肃 白银 730922
采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+纤维，研究其晶体结构和形貌；将纤维与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合后获得Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+?PDMS复合材料，研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示，氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu2+和Eu3+结合能特征峰；在360 nm和395 nm激发下复合材料的光致发光光谱中，不但有Eu2+位于469 nm处的蓝色宽带发射，还包含Eu3+位于615 nm的多个红色窄带发射。因为Eu3+在电荷补偿下还原成Eu2+并在刚性结构保护下不被氧化，证实了Eu3+在Sr2MgSi2O7中的自还原现象。随着Eu3+的掺杂浓度增大，光致发光和应力发光强度都先增大后减小，Eu2+和Eu3+的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系，Eu2+的发射增长量大于Eu3+。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色，应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考，在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。
Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+ 纤维 自还原 应力发光 发光调控 Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Eu3+ fibers self reduction mechanoluminescence luminescence regulation
1 1.山东大学 国家胶体材料工程技术研究中心, 济南250100
2 2.北京空间机电研究所, 北京100076
作为一种性能优异的耐高温结构增强材料, 氧化铝连续纤维应用广泛, 但其规模化制备流程长, 技术难度大。本研究以自制的铝溶胶和市售硅溶胶为前驱体, 研究了铝溶胶的微观结构和组成, 探讨了溶胶具有优异可纺性的原因。通过溶胶-凝胶结合干法纺丝技术制备了氧化铝基凝胶连续纤维, 纤维长度可达1500 m以上, 进一步高温陶瓷化后形成了直径约为10 μm、主晶相为γ-Al2O3和无定型SiO2的氧化铝陶瓷连续纤维, 其中在1100 ℃下煅烧30 min所制备的纤维单丝平均拉伸强度达到2.0 GPa。微观结构分析表明陶瓷纤维结构致密, 其中粒度仅为10~ 20 nm的γ-Al2O3晶粒均匀分布于无定型SiO2中, 使纤维表现出优异的力学性能。该制备过程绿色简单可控, 具有产业化应用前景。进一步对氧化铝连续纤维的耐高温性能进行了分析, 结果表明氧化铝连续纤维可在1000 ℃长时间使用, 短时使用温度可达1300 ℃。
氧化铝连续纤维 溶胶-凝胶法 铝溶胶 干法纺丝 alumina continuous ceramic fibers Sol-Gel technology aluminum sol dry spinning
上海师范大学资源化学教育部重点实验室, 化学与材料科学学院 上海200234
本文以纳米金为模板, 通过替代化学反应, 合成 Au@AgNPs 核壳纳米粒子, 将其负载在聚(苯乙烯-丁二烯) (SB)电纺纤维膜上, 制得表面增强拉曼散射(SERS) 柔性基底Au@AgNPs/SB。利用紫外-可见光谱 (UV-vis)、透射电子显微镜 (TEM)、扫描电子显微镜 (SEM)和拉曼光谱表征了基底的形貌结构和光谱性能。以罗丹明6G为拉曼分子探针, 将Au@AgNPs/SB基底经常温-升温过程处理后进行光谱实验, 结果表明该基底热耐受性好, 能用于较高温度下前处理样品, 有利于提高检测的灵敏度。以农药福美双作为研究对象, 通过对其进行加热实验, SERS检测限可低至3.65×10-8 mol/L。
静电纺丝 SB纤维 热耐受性 农药残留分析 SERS SERS Electrospun SB fibers thermal tolerance Analysis of pesticide residues
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室，重庆 400054
2 重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065
人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用，从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器，该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征，传感器能够以高耐久性、高灵敏度（20.58 %N-1）、快速响应（86 ms）及大动态范围（0~16 N）检测多种时空触觉刺激，包括静态、动态压力和振动，并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点，可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。
光纤传感器 微纳光纤 仿生触觉 压力 皮肤指纹微结构 光学学报
2023, 43(21): 2106004
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Applied Physics, Ho Chi Minh City University of Technology, 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City 700 000, Vietnam
2 Quality Management Department, Tu Du Hospital, 284 Cong Quynh, District 1, Ho Chi Minh City 700 000, Vietnam
3 Department of Biomedical Engineering, Nguyen Tat Thanh University, 300A Nguyen Tat Thanh, District 4, Ho Chi Minh City 700 000, Vietnam
4 Faculty of Science and Technology, Jean Monnet University, 11 Rue du Docteur Annino, Saint Etienne 42000, France
Collagen provides tissue strength and structural integrity. Quantification of the orientated dispersion of collagen fibers is an important factor when studying the mechanical properties of the cervix. In this study, for the first time, a new method for rapid characterization of the collagen fiber orientations of the cervix using linearly polarized light colposcopy is presented. A total of 24 colposcopic images were captured using a cross-polarized imaging system with white LED light sources. In the preprocessing stage, the Red channel of the RGB image was chosen, which contains no information of the blood vessels because of the low-absorption of blood cells in the red region. OrientationJ, which is an ImageJ plug-in, was used to estimate the local orientation of the collagen fibers. The result shows that in the nonpregnant cervix, the middle zone (Zone 2) has circumferentially aligned collagen fibers while the inner zone (Zone 1) has randomly arranged. The collagen fiber dispersion in Zone 2 is much smaller than that in Zone 1 at all four quadrants region (anterior, posterior, left, and right quadrant). This new analysis technique could potentially combine with diagnostic tools to provide a quantitative platform of collagen fibers in the clinic.
Cervix collagen fibers collagen orientation coherency cross-polarized imaging colposcopy Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(5): 2241001
Author Affiliations
Abstract
Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica, Departamento de Física Aplicada, Universidad de Salamanca, 37008, Salamanca, Spain
Advances in the generation of the shortest optical laser pulses down to the sub-cycle regime promise to break new ground in ultrafast science. In this work, we theoretically demonstrate the potential scaling capabilities of soliton self-compression in hollow capillary fibers with a decreasing pressure gradient to generate near-infrared sub-cycle pulses in very different dispersion and nonlinearity landscapes. Independently of input pulse, gas and fiber choices, we present a simple and general route to find the optimal self-compression parameters which result in high-quality pulses. The use of a decreasing pressure gradient naturally favors the self-compression process, resulting in shorter and cleaner sub-cycle pulses, and an improvement in the robustness of the setup when compared to the traditional constant pressure approach.
Ultrafast nonlinear optics Hollow capillary fibers Soliton-self compression Sub-cycle pulses Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2023, 19(1): 2023011
浙江理工大学材料科学与工程学院，杭州 310018
先驱体转化含铝碳化硅陶瓷纤维具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化等特性，是高温陶瓷基复合材料理想的增强体之一。基于含铝SiC陶瓷纤维的制备工艺路线，从聚铝碳硅烷(PACS)的合成方法及其机理、PACS纤维不熔化处理方法和控制Si(Al)C陶瓷纤维缺陷的研究现状方面综述了先驱体转化含铝SiC陶瓷纤维制备的最新研究进展。讨论了现有PACS合成路线和不熔化处理工艺的优缺点。此外，围绕含铝SiC陶瓷纤维的制备路线，认为后续可持续关注的主要有探索新的PACS合成路线、高效不熔化处理方法和提高Si(Al)C陶瓷纤维力学性能的方法等方面。
聚铝碳硅烷 碳化硅陶瓷纤维 先驱体转化法 polyaluminocarsilane silicon carbide ceramic fibers polymer derived method
