1 西北大学 信息科学与技术学院，陕西西安7027
2 西北大学 西安市影像组学与智能感知重点实验室，陕西西安71017
3 西北大学 网络和数据中心，陕西西安710127
生物发光断层成像（Bioluminescence Tomography， BLT）是一种很有前途的在体分子成像工具，可以在细胞和分子水平上对生理和病理过程进行无创监测。BLT的重建精度受光传输模型误差和逆问题病态性影响，针对此问题，受高阶光传输模型可提高模型精度、多光谱方法可降低逆问题病态性的启发，本文将光谱差分理论和多光谱方法结合构建的光谱差分策略分别应用到基于扩散近似方程（Diffusion approximation Equation， DE）和三阶简化球谐近似方程（3rd Simplified spherical harmonic approximation equation， SP3）建立的光传输模型。首先，对这两种辐射传输方程（Radiative Transfer Equation， RTE）近似产生的误差进行分析，对比了光谱差分策略对两种光传输模型误差的衰减作用。前向仿真实验结果表明光谱差分策略能有效地减少DE和SP3的模型误差，对DE模型采用光谱差分，能够获得接近SP3模型的传输精度，并且降低高阶近似对运算时间和存储空间的高要求。在此基础上，将光谱差分策略分别应用到DE和SP3光传输模型进行光源重建。实验结果表明光谱差分策略在提高两种光传输模型精度的同时，缓解了BLT中逆问题的病态性，使光源重建的位置误差小于1 mm，在目标定位、形状恢复和图像对比度等方面取得了更准确的效果。相比于SP3模型平均耗时约1 525 s，DE模型结合光谱差分策略平均耗时仅为34 s左右，较好地兼顾了重建精度和重建速率。
生物发光断层成像 光谱差分 光传输模型 光源重建 bioluminescence tomography spectral differential optical transmission model source reconstruction 光学 精密工程
2022, 30(18): 2167
1 长春理工大学 空间光电技术国家与地方联合工程研究中心, 长春 130022
2 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
3 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
为明确光载波无线传输系统中, 复合传输相比单独传输的优越性, 实验对比了单独传能、单独通信、复合传输三种结构在传输距离为0.1 m、接收的光功率估值为3.5 mW、光通信速率为1 kbps时的输出特性.结果表明, 单独传能系统在与电感串联的负载为4 kΩ时, 电池板输出最大功率为1.82 mW, 复合传输系统在与电感串联的负载为5 kΩ时, 电池板输出最大功率为2.1 mW, 比单独 传能系统高出15%; 与电容串联的负载较低时复合传输系统输出信号波形发生畸变, 优化负载后波形得以改善, 相同条件下幅值比单独通信系统高出1.52 V.
无线光通信 无线光传能 太阳能电池板 数据和能量复合传输 光传输模型 Wireless optical communications Wireless energy transmission Solar panel Hybrid data and energy transmission Optical transmission model
西北大学 西安市影像组学与智能感知重点实验室, 西安 710127
契伦科夫荧光的宽谱特性带来的组织光学特性差异导致传统的光传输模型的简化球谐函数近似和扩散方程无法兼顾准确度和效率, 为了解决该问题, 采用基于自适应混合简化球谐波近似-扩散方程的光传输模型作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的前向模型.该模型利用组织光学特性参数自适应地选择合适的方程描述光在生物组织中的传输, 充分发挥传统光传输模型各自的优势, 以提供准确性和效率之间的平衡.通过简单规则几何实验和数字鼠实验验证所提出模型的准确性和效率.实验结果表明, 与简化球谐近似模型相比, 所提模型具有相同的准确度和更少的计算时间, 与扩散方程模型相比具有更高的准确度, 与简化球谐波近似-扩散方程的简单组合模型相比具有更好的自适应能力, 适合作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的光传输模型.
契伦科夫荧光断层成像 混合光传输模型 多光谱策略 组织光学 自适应 Cerenkov luminescence tomography Hybrid light transport model Multispectral strategy Tissue optics Adaptive 光子学报
2018, 47(11): 1111001
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室，上海200083
研究了HgCdTe液相外延薄膜的纵向组分分布对探测器响应光谱的影响.提出了一种计算HgCdTe红外探测器响应光谱的模型，模型中综合考虑了薄膜的实际组分分布以及光在器件各层结构中的相干、非相干传输.计算结果表明，在探测器的光吸收区，HgCdTe液相外延薄膜的组分梯度及其产生的内建电场可以显著地提高器件的响应率.通过与实验数据进行比较，验证了模型的适用性.
HgCdTe红外探测器 纵向组分分布 响应光谱 光传输模型 HgCdTe IR detector longitudinal composition distribution spectral response model of light transmission
1 华南师范大学激光生命科学研究所、暨激光生命科学教育部重点实验室,广东,广州,510631
2 中山大学第一附属医院、外科,广东,广州,510080
3 广东药学院,外科,广东,广州,510224
4 广东药学院、物理学教研室,广东,广州,510224
测定和比较研究了离体的正常的和腺癌的人结肠粘膜/粘膜下层以及正常的和腺癌的人结肠肌层/浆膜组织对630 nm,680 nm,720 nm,780 nm,810 nm,850 nm和890 nm波长的钛宝石激光的散射和吸收系数.采用双积分球测量系统测量组织样品对七个不同波长的激光的准直透射、漫反射和漫透射,从实验所测结果以及分别采用反向倍增法和反演蒙特卡罗技术这两个光学模型计算出组织的散射和吸收系数.研究结果表明,无论是用反向倍增法还是用反演蒙特卡罗法,每一种类型的正常的和腺癌的人结肠组织对同一波长的激光的吸收系数和散射系数有显著性的差异(P＜0.01),正常的和腺癌的结肠组织的散射和吸收系数有大的差异,这些结果提示每种类型的正常和腺癌的结肠组织的组份和结构之间有大的差异.四种类型的结肠组织对七个不同波长的激光的散射系数较其吸收系数至少要大三个数量级,而四种类型的结肠组织对七个不同波长的激光的散射系数有相同的数量级.
光学特性 钛宝石激光 正常和腺癌的人结肠组织 积分球 光传输模型 optical properties Ti: S ring laser normal and adenomatous human colon tissues integrating sphere light propagation model
