1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学嘉兴研究院智能光电创新中心，浙江 嘉兴 324000
在光学相干层析血流造影（OCTA）系统的实际应用中，高质量数据的采集受到多种因素的干扰，如屈光调节、扫描区域移动、动态成像过程中受试对象眼睛状态波动等。笔者构建了一种基于图像处理单元（GPU）的OCTA数据实时处理框架，使用C++和CUDA开发系统软件，实现了逆信噪比-复值退相关光学相干层析血流造影（ID-OCTA）的实时信号处理与图像显示，线处理速度达到了365 kHz。同时，通过闪烁光刺激诱发小鼠视网膜功能性充血实验，证明了本研究实现的OCTA投影图像实时显示功能有助于操作人员调节系统，监测受试对象的状态，从而提高数据采集成功率。
生物医学成像 光学相干层析血流造影 实时成像 功能性充血
1 上海理工大学机械工程学院，上海 200093
2 上海航天设备制造总厂有限公司，上海 200245
面向航天领域极端复杂工况，Ti6Al4V/NiTi异质功能结构可在充分发挥高比强度、耐蚀性等材料性能优势的同时实现智能变形等功能需求。然而，两种金属过渡界面区具有较高的开裂倾向。笔者采用激光熔化同步输送异质合金粉末沉积成形工艺，在富氧环境下开展了组分梯度过渡的Ti6Al4V/NiTi合金的原位制备，并在此基础上通过等能量密度成形法和基板热管理，实现了Ti6Al4V/NiTi异质材料的一体化沉积成形，分析了过渡区界面组织的演化规律。扫描电镜和能谱分析结果表明：经组分梯度优化后，梯度层界面之间呈良好的冶金结合；随着NiTi组分逐渐增加，从Ti6Al4V区到NiTi区，相组成演变为α-Ti+β-Ti→α-Ti+NiTi2→NiTi2→NiTi2+NiTi→NiTi→NiTi+Ni3Ti。梯度过渡区的显微硬度从Ti6Al4V区的343 HV±13 HV变化到NiTi区的275 HV±10 HV，40%Ti6Al4V+60%NiTi区域由于NiTi2强化相的析出而具有最高的硬度值，硬度值为576 HV±5 HV。
激光熔化沉积 异质功能材料 原位梯度增材制造 界面组织 等能量密度成形 中国激光
2024, 51(10): 1002313
1 北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京 100191
2 中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置，北京 100049
3 中国航发北京航空材料研究院3D打印研究与工程技术中心，北京 100095
4 天目山实验室（航空浙江省实验室），浙江 杭州 311115
近年来，基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展，并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性，这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关，但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量，因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状，并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍，归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外，本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用，对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理，并对该技术的未来发展趋势进行了展望。
激光增材制造 金属功能材料 形状记忆合金 同步辐射 原位X射线衍射 中国激光
2024, 51(10): 1002305
Author Affiliations
Abstract
1 College of Medical Instruments, Shanghai University of Medicine & Health Sciences, Shanghai 201318, P. R. China
2 School of Mechanical and Electrical Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200444, P. R. China
The electroencephalogram (EEG) rhythm and functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) activation levels have not been compared between a healthy control group (HCG) and methamphetamine user group (MUG) with different addiction histories. This study used 64-electrode EEG and fNIRS to conduct an experiment that analyzed the resting and craving states. The EEG and fNIRS data of 56 participants were collected, including 14 healthy participants, 14 methamphetamine users with an addiction history of 0.5–5 years, 14 users with an addiction history of 5–10 years, and 14 users with an addiction history of 10–15 years. Isolated effective coherence (iCoh) within the brain network was used to process the EEG data. Statistical analysis was performed to compare differences in iCoh among the delta, theta, alpha, beta, and gamma bands and explore oxyhemoglobin activation levels in the ventrolateral prefrontal cortex, dorsolateral prefrontal cortex, orbitofrontal cortex, and frontopolar prefrontal cortex (FPC) of the control group. Finally, the Kmeans, Gaussian mixed model (GMM), linear discriminant analysis (LDA), support vector machine (SVM), Bayes, and convolutional neural networks (CNN) algorithms were used to classify methamphetamine users based on drug and neutral images. A 3-class accuracy was achieved. Changes in EEG and fNIRS activation levels of HCG and MUG with varied addiction histories were demonstrated.
Drug addiction history electroencephalogram functional near-infrared spectroscopy isolated effective coherence addiction history classification Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(3): 2350029
Author Affiliations
Abstract
1 Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics of Chinese Academy of Sciences, Center for Attosecond Science and Technology, State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
3 Shanxi University, Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Taiyuan, China
Moiré superlattices, a twisted functional structure crossing the periodic and nonperiodic potentials, have recently attracted great interest in multidisciplinary fields, including optics and ultracold atoms, because of their unique band structures, physical properties, and potential implications. Driven by recent experiments on quantum phenomena of bosonic gases, the atomic Bose–Einstein condensates in moiré optical lattices, by which other quantum gases such as ultracold fermionic atoms are trapped, could be readily achieved in ultracold atom laboratories, whereas the associated nonlinear localization mechanism remains unexploited. Here, we report the nonlinear localization theory of ultracold atomic Fermi gases in two-dimensional moiré optical lattices. The linear Bloch-wave spectrum of such a twisted structure exhibits rich nontrivial flat bands, which are separated by different finite bandgaps wherein the existence, properties, and dynamics of localized superfluid Fermi gas structures of two types, gap solitons and gap vortices (topological modes) with vortex charge S = 1, are studied numerically. Our results demonstrate the wide stability regions and robustness of these localized structures, opening up a new avenue for studying soliton physics and moiré physics in ultracold atoms beyond bosonic gases.
moiré optical lattices gap solitons ultracold Fermi gases density-functional equation Advanced Photonics Nexus
2024, 3(3): 036006
1 辽宁石油化工大学 石油化工学院， 辽宁 抚顺 113001
2 中国石油天然气销售公司， 湖北 武汉 430000
3 中国石油抚顺石化公司 催化剂厂， 辽宁 抚顺 113001
合成了一例三苯胺基团修饰的铂（Ⅱ）配合物PtppyTPA，并详细地表征了其结构及光物理性质。研究表明，三苯胺基团可有效激活PtppyTPA的聚集诱导发光（AIE）性能，使其在含水量为50%的乙腈中呈现显著的发光增强。以AIE活性的PtppyTPA为发光探针实现了对4种硝基芳烃包括硝苯地平（Nifedipine，NFD）、5-氯-2-硝基三氟甲苯（5-chloro-2-nitrotrifluorotoluene，ClNTFT）、4-溴-1-氟-2-硝基苯（4-bromo-1-fluoro-2-nitrobenzene，BrFNBz）及3-硝基三氟甲苯（3-nitrotrifluorotoluene， NTFT）的发光检测，利用Stern-Volmer方程拟合检测数据并计算了检测效率及检测限。PtppyTPA对上述硝基芳烃的检测效率分别为11.12，0.27，0.25，0.21 L/mmol；检测限分别为7.1，291.0，314.3，374.2 μmol/L。PtppyTPA对NFD具有最高的检测效率和最低的检测限。前线轨道能级及光谱交叠实验表明，PtppyTPA对NFD、ClNTFT、BrFNBz及NTFT的检测机理为电子转移。
铂（Ⅱ）配合物 聚集诱导发光，硝苯地平 发光猝灭 密度泛函理论 platinum（Ⅱ） complex aggregation induced luminescence nifedipine luminescence quenching density functional theory
1 西安交通大学机械工程学院，陕西 西安 710064
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710064
超快激光加工可以实现常规加工方式难以实现的高、精、尖、硬、难等加工，已成为精密精细制造技术的最佳选择。超快激光加工理论研究是超快激光微纳可控制造的基石，笔者着重介绍了超快激光作用下的电子动力学行为以及光子-电子-离子耦合过程中原子尺度的理论研究，探讨了目前针对超快激光加工的多物理场跨尺度耦合模型，分析了这些模型的仿真结果及局限性，总结了超快激光加工理论模型所面临的挑战，并对未来的研究重点进行了展望。
超快光学 超快激光 密度泛函理论 电子激发 双温方程 分子动力学 流体力学 耦合模型
1 上海理工大学健康科学与工程学院，上海 200093
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
3 上海交通大学医学院附属瑞金医院心内科，上海 200025
华法林钠是肺栓塞治疗中最常用的口服抗凝药。为制定个性化给药方案，急需建立快速、经济、准确的定量检测技术。利用太赫兹（THz）光谱的分子指纹识别特性，建立华法林钠快速定性定量分析方法。首先，通过实验获得华法林钠THz特征吸收谱，结合密度泛函理论量化计算，明确该药物在10~16 THz内的分子运动模式，从分子基团层面建立定性识别方法。接着，对不同浓度的华法林钠水溶液进行THz检测，分析THz特征峰峰高和峰下面积与药物浓度之间的相关性，建立了双指标的华法林钠定量检测方法。最低检测限达到0.01 nmol/mL，低于人的血浆中的华法林浓度，检测耗时小于10 min。所提方法为华法林钠定量检测提供了一种快速、准确的新技术，有助于推动华法林钠血药浓度监测技术的发展。
医用光学 华法林钠 太赫兹光谱 定性检测 定量检测 密度泛函理论
