1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 华中科技大学武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430074
3 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
生物体内元素的微小变化可以直接影响生物的代谢和生理过程。快速、精准的生物体内元素定性定量分析，是新陈代谢检测以及临床疾病诊断中不可或缺的部分。随着医学检测技术的不断发展和临床需求的不断增加，寻找一种更新、更快、适应性更强的临床分析和诊断技术成为当前的研究热点。在生物医学研究中，激光诱导击穿光谱（LIBS）技术凭借着快速、实时、多元素同步检测的优势，在血液、病理组织检测和元素分布成像等方面展现出了极大的应用价值。本综述回顾了近年来LIBS技术在生物医学应用中的研究状况和最新进展，基于目前的研究状况，评估了LIBS技术在血液检测、生物组织分析、元素成像应用领域的挑战和机遇，还为进一步促进LIBS技术在生物医学领域的应用提供了建议。
光谱学 激光诱导击穿光谱 生物医学 血液检测 组织分析 元素成像 激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2400004
1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
2 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072)
为了提高太赫兹图像的质量, 克服边缘模糊的缺陷, 采用有理分形插值和基于梯度变换的图像超分辨率重建算法相结合的方法对0.25THz, 0.50THz和0.75THz图像进行超分辨率重建实验, 并对实验结果进行了定量分析, 利用基于空间信息熵的直方图匹配技术和双边滤波器对重建算法进行了优化, 增强了该方法的适用性。结果表明, 对经过插值的太赫兹图像采用基于梯度变换的超分辨率重建方法处理之后, 0.25THz, 0.50THz和0.75THz图像的边缘强度分别提高了169%, 116%和104%, 平均梯度分别提高了16%, 28%和24%; 同时, 成像信号频率和强度也会对重建性能产生影响。该方法可以有效恢复太赫兹图像当中的细节信息, 锐化图像边缘, 提高图像质量且不会出现振铃现象, 具有较好的实用价值。
图像处理 太赫兹 超分辨率重建 插值 梯度变换 边缘锐化 image processing terahertz super-resolution interpolation gradient field transformation edge sharpening
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
2 华中科技大学 武汉国家光电实验室, 武汉 430074
3 湖北第二师范学院 物理与机电工程学院, 武汉 430205
为了获得一个较宽的等离子诱导透明(PIT)窗口, 提出了一种双层可调谐的太赫兹超材料结构。采用仿真方法对该结构的透过率谱、电场图和电流图进行了分析, 并通过数学模型分析了透射窗口形成机理。结果表明, 该结构可以使亮模式谐振器的移动空间更大, 而且可以得到一个较宽的透射窗口; 该结构能通过平移I形金属棒的位置进而控制PIT窗口的宽度。仿真结果与理论结果拟合得很好。
光学器件 太赫兹超材料 仿真与数值模型分析 等离子诱导透明 optical devices terahertz metamaterials simulation and numerical analysis plasmon induced transparency
1 湖北第二师范学院 物理与机电工程学院, 武汉 430205
2 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
为了提高太赫兹相干层析成像系统的纵向分辨率, 采用色散补偿方法解决了宽带光源做成像光源带来的色散问题。基于评价函数的迭代补偿算法对降噪滤波后的原始信号进行色散补偿, 得到了较为清晰的3维重构图像。结果表明, 在迭代补偿算法的计算中, 无需预知样品的厚度信息以及色散特性, 即可获得高精度的3维重构图像, 纵向分辨率高达100μm。该研究在高精度的材料无损探测领域具有较大的研究价值和广泛的应用前景。
图像处理 色散补偿 迭代补偿算法 纵向分辨率 image processing dispersion compensation iterative compensation algorithm longitudinal resolution
1 湖北第二师范学院物理与机电工程学院, 湖北 武汉 430205
2 华中科技大学光学与电子信息学院, 湖北 武汉 430074
3 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
为了研究在半导体上施加外磁场对太赫兹辐射的影响, 基于drude-Lorentz模型对三种不同的半导体材料GaAs、InAs、InSb在不同的外磁场方向下太赫兹辐射功率的变化进行了研究。研究结果发现, 外磁场对具有较小有效质量和较高电子迁移率的半导体材料的太赫兹辐射增强效应最明显。此外, 太赫兹辐射最强时GaAs和InAs的最佳外磁场方向是沿y轴负方向, InSb的最佳外磁场方向是在与x轴及相反方向成40°夹角的x-z平面内。
太赫兹辐射 drude-Lorentz模型 外磁场 辐射增强 terahertz radiation drude-Lorentz model external magnetic field radiation enhancement
Author Affiliations
Abstract
1 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
We theoretically present a concise and tunable dual-band metamaterial absorber composed of a typical metal-dielectric-metal structure in the terahertz regime. The dual-band absorption originates from two different resonance modes induced in one square ring, which is different from the common dual-band absorber composed of a super unit with several different-sized structures. The proposed absorber can realize dynamic tunability through changing the permittivity of the dielectric layer by applying different temperatures. Other good performances, such as a wide incident angle and polarization insensitivity, are also available for the proposed absorber. Such a metamaterial absorber is a promising candidate for terahertz imaging and detection.
230.0230 Optical devices 160.0160 Materials Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 102303
1 华中科技大学 光学与电子信息学院， 武汉 430074
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所， 绵阳 621900
3 西南医院， 重庆 400038
4 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电子信息系， 天津 300072
为了探讨不同缺血时间的大鼠脑组织在0.4THz～0.95THz频段内的吸收特征，采用线栓法制备大鼠脑缺血模型，利用透射式太赫兹时域光谱仪对缺血大鼠脑组织进行检测，并进行了理论分析和实验验证，取得了缺血大鼠脑组织在0.4THz～0.95THz频段内吸收系数。结果表明，缺血时间不同的脑组织对太赫兹波呈现出各异的吸收特性，这是由缺血所致脑损伤级联反应中的兴奋性氨基酸、无氧呼吸所产生的乳酸等中间产物以及钙离子超载导致一氧化氮大量合成所造成的。这一结果对于研究缺血脑损伤的病理机制具有一定的指导作用和应用价值。
生物光学 吸收系数 太赫兹时域光谱 脑缺血损伤 biotechnology absorption coefficient terahertz time-domain spectroscopy ischemic brain injury
1 华中科技大学 光学与电子信息学院 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
2 湖北省第二师范学院 信息科学与技术学院 物理与机电工程系, 武汉 430205
为了提高多波长光脉冲设备的实用性, 采用双波长工作原理, 设计了一种稳定的双波长半导体环形光纤激光器。讨论了环形腔色散、滤波器脉宽以及调制深度等对输出脉冲的影响。结果表明, 双波长光脉冲的重复率为5.0GHz, 典型脉宽为20ps, 双波长光脉冲具有良好的边模抑制比, 当输出波长为1554.75nm和1557.21nm时, 边模抑制比分别为29.1dB和29.7dB, 其典型的输出功率分别为-6.7dBm和-6.1dBm, 输出光谱的峰值功率波动小于0.5dB。这项研究对太赫兹源和多波长光脉冲设备的研究具有借鉴意义。
激光器 双波长 主动锁模 半导体光放大器 lasers dual-wavelength actively mode-locked semiconductor optical amplifier
1 华中科技大学 光电子科学与工程学院，武汉光电国家实验室，湖北 武汉 430074
2 天津大学 精仪学院 激光与光电子研究所，天津 300072
相关环境污染信息在太赫兹波段内具有较强的吸收特性，使得利用太赫兹光谱技术探测大气中的污染物成为可能。概述了国内外太赫兹时域光谱技术在气体检测方面的研究历史和发展现状，介绍了不同的气体分子在太赫兹波段的吸收谱，以及对混合气体分子和同素异形体分子的识别。对太赫兹时域光谱技术在气体检测方面的研究方向进行了展望。
太赫兹光谱技术 大气污染 时域光谱系统 转动能级跃迁 吸收谱
