1 清华大学电子工程系，清华‑IDG/麦戈文脑科学研究院，北京 100084
2 北京理工大学光电学院，北京 100081
随着微电子学与光电子学进入“后摩尔时代”，高性能光电器件与生物系统的融合逐渐成为一个重要的发展方向。采用高性能半导体光电器件和系统解决神经科学领域面临的技术难题，尤其是借助光学、电学等手段对神经信号进行调控和传感，受到了越来越广泛的关注。本综述论文以电子工程领域的基本单元之一——二极管与神经科学领域的基本单元——神经元之间的相互作用为切入点，总结了本课题组近年来的代表性研究工作。通过对材料器件进行设计和加工，实现了生物相容的植入式光电器件。这些光电器件通过光电信号的转换与神经信号相互作用，可以实现对生物细胞、组织和活体系统的光遗传学调控、无线光电刺激、原位荧光检测和光电传感等功能。这些新型的光电器件技术对于基础神经科学研究和神经疾病诊疗都具有重要意义。
光学器件 光电二极管 微型LED 光遗传学 神经调控 荧光探测
陕西理工大学机械工程学院, 陕西 汉中, 723001
作为一种重要检测手段, 主动荧光探测利用荧光寿命参数作为荧光探测的特征参数, 可以解决荧光强度易受外界环境因素影响的问题。基于门控探测法测量荧光寿命的原理, 利用荧光寿命衰减曲线结合非线性最小二乘回归拟合荧光寿命衰减函数来提取荧光平均寿命参数, 利用荧光寿命图谱绘制荧光物质的二维空间分布, 进而提出并实验验证了结合支持向量机利用荧光寿命参数作为特征向量进行油种识别的方法。实验结果表明, 利用荧光平均寿命作为参数, 激发区域中像素点荧光寿命值落入各自置信区间内的概率为 68% 以上, 结合支持向量机进行油种识别, 识别概率在 77
主动荧光探测 荧光寿命 门控探测法 支持向量机 active fluorescence detection fluorescence lifetime time-gated detection support vector machine 大气与环境光学学报
2022, 17(2): 258
华中光电技术研究所 — 武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
冷原子干涉仪中, 囚禁原子数的抖动会转化为等效的干涉信号相位抖动, 直接影响原子干涉测量结果。针对此问题, 提出了一种冷原子干涉仪囚禁原子数主动稳定技术, 通过测量干涉末态的原子数信息, 反馈控制3D-MOT装载时间, 实现对囚禁原子数的主动稳定。通过应用该技术, 在装载时间大约为40 ms的条件下, 3D-MOT囚禁原子数的短期抖动由27.1%@0.5 h降为7.4%@0.5 h, 长期漂移由39.9%@10 h降为10.4%@10 h, 显著提升了囚禁原子数的稳定性。该技术可以解决动态条件下冷原子干涉仪姿态变化导致的囚禁原子数大幅度抖动问题。
冷原子干涉仪 原子囚禁 原子数主动稳定 荧光探测 反馈控制 cold atom interferometer atom trapping active stabilization for the number of atoms fluorescence detection feedback control
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
量子点分立的能级结构使其具有独特的光电性质，因而在激光能源、光电检测等领域应用广泛。其尺寸调谐的受激辐射特性与灵活多变的应用形态也使其成为一种理想的荧光标记材料，在生物医学、微观物质检测以及防伪与目标识别等领域备受关注。对于应用场景多为宏观自然环境的防伪与目标识别领域，不可避免地需要对红外波段的量子点荧光进行较远距离的检测与分析。因此，文中基于微弱信号检测技术设计构建了一套红外量子点荧光的远距离探测系统，并用其对PbS胶质量子点薄膜荧光进行了检测实验。实验结果及分析表明，波长~1300 nm的红外量子点荧光辐射可以在100~200 m距离之外被系统有效提取，从而实现红外量子点材料的远距离识别。系统对荧光特性的检测结果用于分析和指导不同红外量子点材料的制备过程，也将推动其远距离识别应用的多样性发展。
量子点 红外 识别 荧光探测 quantum dot infrared recognition fluorescence detection 红外与激光工程
2021, 50(7): 20200436
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 清华大学材料学院, 北京 100084
植入式电子信息设备已成为生物科学研究及医疗临床应用不可缺少的工具。以植入式光电子器件与系统为主题，介绍了面向生物医疗的各种植入式无源器件和有源器件的材料制备、工艺集成和可植入化策略，分类介绍了植入式光电子器件的能量信息传输方式；并从生物医学的研究和应用入手，介绍了具有代表性的植入式光电子系统。较为全面地阐述了现有的方法和技术，并结合实际应用和生物相容等需求，分析总结了各种技术方案的特点及其未来的发展趋势和面临的挑战。
医用光学 光电子学 半导体器件 植入式光电子器件 光遗传学 荧光探测
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
提出一种利用532 nm 波长激光作为光源，通过后向散射荧光光谱图，识别石油和润滑油的方法。对光谱图进行分析，发现主激光散射强度和荧光强度的比例与油品的种类和入射角有明显的依赖关系。为了强化油品种类特征，分别将45°和60°照射的光谱数据融合在一个二维谱图中，并根据应用需求确定出判别区域。实验结果显示，这种方法用于鉴别润滑油和石油，正确鉴别的概率高达92%，是一种具有很好应用价值的鉴别方法。
光谱学 油品种类鉴别 激光诱导荧光探测 石油和润滑油 后向散射荧光光谱 中国激光
2015, 42(10): 1015001
山西大学物理电子工程学院量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
利用磁光阱(MOT)技术获得了铯冷原子。通过观测磁光阱在装载过程中冷原子云荧光强度的变化,测量了不同俘获光功率下铯冷原子的碰撞损失率系数。在单个阱中完成了对碰撞损失率系数的测量。同时研究发现铯冷原子的碰撞损失率系数依赖于俘获光功率并随其增加而增大,该实验结果与Gallagher-Pritchard理论模型给出的结果一致,验证了辐射逃逸和精细结构交换碰撞是造成磁光阱中原子损失的主要原因,对于进一步提高磁光阱的俘获效率有重要意义。
原子与分子物理学 磁光阱 碰撞损失率 荧光探测 冷原子
中国科学院武汉物理与数学研究所,波谱与原子分子国家重点实验室,湖北,武汉,430071
本文介绍了一种实验方法,通过观测激光束与原子的共振荧光信号,从而知道系统中磁场的零点位置.这种方法有助于我们的冷原子和原子光学实验研究.
原子光学 冷原子 荧光探测 磁场零点 atomic optics cold atoms fluorescence detection magnetic field zero
