北京工业大学 信息学部 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
基于能带理论和分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理, 分析了垂直腔面发射激光器(VCSEL)中DBR串联电阻较大的原因。采用组分渐变降低DBR结构中异质结界面处势垒, 优化DBR的各层掺杂浓度, 通过调控费米能级进一步降低DBR中的异质结势垒, 从而有效降低DBR串联电阻。实验采用Al0.22Ga0.78As/Al0.9Ga0.1As作为生长DBR的两种材料, 设计了DBR各层厚度, 研究了AlGaAs材料的最佳生长温度, 利用MOCVD外延技术完成了795nm VCSEL突变DBR与渐变DBR的生长。经过工艺制备, 测得突变DBR和渐变DBR的电阻分别为6.6和5.3Ω, 优化生长后的DBR电阻得到有效降低。
795nm垂直腔面发射激光器 分布布拉格反射镜 串联电阻 渐变生长 795nm VCSEL DBR series resistance gradual growth MOCVD MOCVD
北京工业大学 信息学部 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对AZO薄膜的影响,发现AZO薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。当Al溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10-4Ω·cm,可见光波段(400~700nm)平均透过率超过92%。随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5~20μm)的透过率逐渐增大,最大为40%。
AZO薄膜 双靶共溅射 Al溅射功率 快速退火 红外 AZO film dual target co-sputtering Al sputtering power rapid annealing infrared
上海理工大学 上海介入医疗器械工程技术研究中心，上海200093
为了减小钬激光碎石术中结石产生的位移，研究了钬激光脉冲峰值功率、激光烧灼尺寸和工作距离对于结石位移的影响。分析了影响结石位移的因素，搭建了一个体外模型装置以此来模拟输尿管内钬激光碎石的过程，实验使用0.25 g的正方体石膏模型来代替人体结石，钬激光功率选择12 W（0.6 J×20 Hz，0.8 J×15 Hz，1.2 J×10 Hz）和20 W（0.8 J×25 Hz、1.0 J×20 Hz、2.0 J×10 Hz），脉冲持续时间为200 μs和800 μs，光纤使用272 μm以及550 μm，工作距离从0~5 mm。最后，将体外模型置于水中，在室温进行实验。实验结果表明，结石位移随着脉冲峰值功率的增大而增大；较长的脉冲持续时间可以减小16.95%~27.27%的结石位移；272 μm的光纤相比于550 μm的光纤能够减少35.59%~54.17%的结石位移；增大工作距离可以减小结石位移，同时降低消融效率，但当结石模型与光纤顶端接触时，会产生吸附挣扎的现象。上述结论为改进国产钬激光器设计以及钬激光参数精细化设置提供了参考，对于临床手术有借鉴意义。
医用光学 国产钬激光器 激光消融 结石位移 汽化泡 medical optics domestic holmium laser laser ablation stone displacement vaporization bubble
上海理工大学医疗器械与食品学院 上海介入医疗器械工程技术研究中心, 上海 200093
脉冲钬激光在碎石手术中产生热效应, 由于对操作经验依赖严重, 不便于推广经验避免其副作用。为寻求医疗碎石激光的工程优选参数, 通过搭建体外碎石模型进行温升实验, 实时监测温度变化, 利用二维有限元法(FEM)求解热传输方程分析实验结果, 针对不同参数: 灌注液流速、激光功率、脉宽、频率和能量以及光纤头不同部位, 分析激光参数与热效应的变化关系。结果显示: 实验和理论计算的温度响应曲线形状基本吻合, 实验与理论峰值相对误差最大为5.75%。灌注液流速和激光功率是热效应的主要影响因素, 灌注液流速提高或激光功率降低可以有效降低热效应: 脉冲钬激光在工作的前60s内, 当灌注液流速为14~15ml/min, 功率为20W和35W时, 体外实验中产生峰值温度分别约为41.37℃和45.23℃; 流速降低为0时, 峰值温度分别提高至约49.5℃和53.8℃。另外, 实验结果表明高能低频、较长的脉冲时间产生热效应较明显。
激光技术 脉冲钬激光 光热效应 体外实验 理论计算 医用激光 laser techniques pulsed holmium laser photothermal effect in vitro experiments theoretical calculation medical laser
上海理工大学医疗器械与食品学院, 上海介入医疗器械工程技术研究中心, 上海 200093
为了实现生物组织化学特性与物理结构的同时测量,提出了结合光学相干层析扫描(OCT)成像与荧光比率成像的双模态内窥探头。根据OCT成像原理,确定OCT系统的中心波长为1300 nm;根据所选用pH指示剂(SNARF-1)的吸收光谱与反射光谱,确定荧光的激发波长为520 nm。根据ABCD矩阵计算并确定探头的基本结构,基于理论计算结果进行光学元件的加工与探头的组装。此外,搭建了双模态系统,采用该系统测量了探头的横向分辨率与工作距离。通过猪大肠验证了探头同时进行成像和pH检测的能力,实验结果表明:探头能同时进行OCT成像与pH测量,并且具有较高的精度。OCT成像在空气中的横向分辨率约为37.3 μm,工作距离约为13.4 mm,在生物组织中可以实现精度为0.01的pH测量。
医用光学 光学相干层析扫描 比率荧光法 内窥探头 多模态成像 pH测量
成都信息工程学院 资源环境系， 四川 成都 610225
在pH=9～10范围内，过氧化氢与桑色素溶液混合后可产生较弱的化学发光，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和S2-对该体系化学发光有较强的增敏作用，据此建立了H2O2-桑色素-CTMAB化学发光体系测定S2-的新方法，并对该体系的化学发光反应机理进行了研究。在最佳的实验条件下，S2-在(0.9～9.0)×10-8 g/mL质量浓度范围内与化学发光强度增加值呈良好的线性关系，线性方程为ΔICL=49.41+3.361 2×CS，相关系数为R1=0.999 0，方法的检出限为1.2×10-9 g/mL。对质量浓度为8.0×10-8 g/mL 的S2-溶液测定11次的相对标准偏差(RSD)为2.5％。方法应用于实际环境水样中S2-的分析，平均加标回收率在95.5%～101.3%之间。
化学发光 桑色素 过氧化氢 硫离子 chemiluminescence morin hydrogen peroxide sulfide
