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Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
Multiphoton microscopy is the enabling tool for biomedical research, but the aberrations of biological tissues have limited its imaging performance. Adaptive optics (AO) has been developed to partially overcome aberration to restore imaging performance. For indirect AO, algorithm is the key to its successful implementation. Here, based on the fact that indirect AO has an analogy to the black-box optimization problem, we successfully apply the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES) used in the latter, to indirect AO in multiphoton microscopy (MPM). Compared with the traditional genetic algorithm (GA), our algorithm has a greater improvement in convergence speed and convergence accuracy, which provides the possibility of realizing real-time dynamic aberration correction for deep in vivo biological tissues.
multiphoton microscopy 1700-nm window adaptive optics covariance matrix adaptation evolution strategy Chinese Optics Letters
2023, 21(5): 051701
长沙理工大学能源与动力工程学院, 湖南 长沙 410076
利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)等方法, 对比研究了热轧和选区激光熔化(SLM)成形316L不锈钢水平面(X-Y面)和建造面(X-Z面)显微组织特征。结果表明, 两种方法制备的316L不锈钢均主要由奥氏体相组成。与轧制合金相比, SLM制备的316L不锈钢有着更多的低角度晶界和亚晶界, 位错密度更大。其中, SLM成形316L不锈钢X-Y面存在平行于(110)方向上的织构, X-Z面存在平行于(001)方向上的织构。X-Y面上晶粒取向偏离(001)方向, 可能与重熔过程中复杂的热流有关; X-Z面在(001)方向上存在织构且在(001)的织构指数最大, 这是因为在SLM成形过程中, 晶体的生长方式与建造方向平行, 且晶粒沿着(001)方向散热最快, 因此晶粒沿(001)方向呈择优生长。
316L不锈钢 选区激光熔化成形 显微组织 316L stainless steel selective laser melting microstructure
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
光声功能成像利用动静脉血在光学吸收谱上的差异，通过多波长光声激发与探测来获得生物组织内血氧饱和度的空间分布，为医学研究与疾病诊断提供了重要的功能信息。 受限于压电传感器的超声探测灵敏度，小型化光声成像技术的血氧饱和度测量误差大，功能成像能力难以满足医学需求。针对这一问题，提出利用分布反馈布拉格光纤激光器作为敏感元件对微弱光声信号进行探测，利用两正交激光模式之间的拍频来读取超声引起的扰动。通过光学放大有效克服激光器的频率噪声，从而获得活体脑组织和直肠内壁血管的高空间分辨率的功能成像结果。
医用光学 光声成像 血氧饱和度 光纤传感器 信噪比 光学学报
2022, 42(20): 2017001
暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室，广东 广州 510632
光纤光声成像技术利用光纤传感器来探测由激光脉冲在生物体内激发出的超声波，从而实现对目标组织成分的高对比度成像。光纤超声传感系统的噪声特性是成像信噪比的决定性因素之一，本研究团队详细分析了超声敏感元件——正交双频光纤激光器与光放大器、光电探测器及数据采集模块等各环节对噪声的贡献，同时分析了系统噪声、拍频信号功率和频率噪声与光功率(或者光电流)之间的关系。研究结果表明，通过光放大器提升注入光探测器的光功率能够显著提升光纤传感系统的信噪比，当注入光探测器的光功率达到10 mW以上时，拍频信号频率抖动的均方值可由74 kHz降低到44 kHz，在50 MHz带宽内提供的噪声等效声压由32.9 Pa降低到19.5 Pa，信噪比提升4.5 dB。进一步，本研究团队基于光纤超声传感器构造了光纤光声显微镜，并采用该显微镜对小鼠耳部血管进行活体成像，结果发现提升信号光功率能够显著增强图像的信噪比。
医用光学 光声显微成像 光纤超声传感器 噪声特性 中国激光
2022, 49(15): 1507204
1 电子科技大学 电子科学与工程学院 太赫兹中心，四川 成都 610054
2 太赫兹技术教育部重点实验室，四川 成都 610054
3 电子科技大学微波电真空器件技术国家级重点实验室，四川 成都 610054
太赫兹波因其具有电子学与光子学的特性，所以在深空探测、无损检测、通信及安检等领域有巨大应用潜力。近些年，太赫兹技术的迅猛发展离不开太赫兹真空电子器件的不断进步。由于尺寸共度效应及电子束发射性能的限制，这类器件在迈向更高频段过程中遇到了不小的困难。针对这些问题，研究人员通过改良高频结构、控制加工精度、制备更优性能的材料、更精准的计算手段等一系列措施进行解决。本文介绍几种主流小型化太赫兹器件研究过程中的解决方案及最新进展，最后根据现阶段发展情况总结未来可能会遇到的问题及解决方法。
真空电子器件 大功率太赫兹辐射源 研究进展 vacuum electron device high power terahertz source research progress
1 国家电网全球能源互联网研究院有限公司电力智能传感技术及应用实验室, 北京 102209
2 国网青海省电力公司信息通信公司, 青海 西宁810000
3 国网新疆电力有限公司信息通信公司, 新疆 乌鲁木齐830000
为实现同时具备宽带可调谐、单透射峰、窄滤波带宽三大特征的高性能微波光子滤波器,设计了一种基于2×2光纤耦合器的环型谐振腔,推导、仿真并实际测量了该谐振腔的输出特性,最终与普通光滤波器相结合实现了高性能微波光子滤波器。实验结果表明,该光纤环谐振腔其滤波带宽可低至1.2 MHz,与普通可调谐光滤波器级联后可实现任意单透射峰的动态选择,通过相干探测链路实现了40 GHz范围内可调谐的光载射频信号。与传统非腔体微波光子滤波器相比,该方法明显降低了滤波带宽;与单一光纤环谐振腔相比,该方法能够实现任意单透射峰的动态选择。这一滤波器有望用于未来超精细光谱分析、光纤传感等领域。
光纤光学 光纤环谐振腔 微波光子学 相干探测 反馈控制 光学学报
2020, 40(21): 2106001
1 北京师范大学核科学与技术学院北京市辐射中心, 北京 100875
2 中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
介绍了激光干涉技术用于诊断等离子体的基本原理、实验装置及图像处理方法等,通过Mach-Zehnder激光干涉仪诊断了空气开关等离子体。结果表明,该实验装置能够获得高质量的干涉图。通过对干涉图的数值处理,重建了等离子体电子密度的三维分布。空气开关放电后75 ns时刻,等离子体的平均电子密度为2×10
18 cm
-3,电子温度为0.11 eV,等离子体半径为1.1 mm,扩散速度为1.4×10
4 m/s。
等离子体 激光干涉仪 电子密度 电子温度 扩散速度
国防科技大学 文理学院, 湖南 长沙 410073
从理论上和数值上研究了一种基于金属-绝缘体-金属波导耦合纳米腔的等离子体三波分复用结构。该结构由三个输出通道组成, 每个通道由两个纳米腔分布于直波导两侧。通过改变环的几何参数、填充介质和内圆和外圆的相对位置, 可以动态地调节每个通道的反射和透射光谱。最后, 根据三个通道的反射和透射特性, 研究了在三个通信波长1 310、1 490和1 550 nm处实现的解复用, 并具有优良的性能。将时域耦合模理论和时域有限差分法(FDTD)结合起来进行仿真和分析, 为芯片集成全光电路的应用提供了可能。
等离子体 解复用 时域有限差分法 金属绝缘体金属 纳米腔 plasmonic demultiplexing finite-difference time-domain metal-insulator-metal nanoring cavity 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221001
