1 广州医科大学生物医学工程学院医学影像创新实验室，广东 广州 511436
2 广州医科大学附属第一医院呼吸疾病国家重点实验室，广东 广州 510120
巨噬细胞作为炎症阶段的主要吞噬细胞，其高表达是急性呼吸道炎症发展过程的临床特征之一。目前还没有一种成像方法能够以深组织穿透性和高分辨率的方式呈现巨噬细胞在急性炎症中的表达。以吲哚菁绿纳米颗粒（Nano-ICG）作为一种高效的光声成像（PAI）增强造影剂，评估了急性呼吸道炎症中巨噬细胞的表达量。激光共聚焦显微镜下的成像效果证实，Nano-ICG能够快速地被巨噬细胞吞噬。利用Nano-ICG增强光声成像效果后，气管内的PAI结果显示了巨噬细胞在炎症后气管壁上的分布区域。Nano-ICG增强的光声成像能够无创、定量地评估急性呼吸道炎症的发展程度，有望为呼吸疾病相关基础研究和临床诊疗提供新的影像技术支持。
医用光学 光声成像 急性呼吸道炎症 吲哚菁绿纳米颗粒 巨噬细胞
Author Affiliations
Abstract
1 Instrument Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
2 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
The laser-induced damage detection images used in high-power laser facilities have a dark background, few textures with sparse and small-sized damage sites, and slight degradation caused by slight defocus and optical diffraction, which make the image superresolution (SR) reconstruction challenging. We propose a non-blind SR reconstruction method by using an exquisite mixing of high-, intermediate-, and low-frequency information at each stage of pixel reconstruction based on UNet. We simplify the channel attention mechanism and activation function to focus on the useful channels and keep the global information in the features. We pay more attention on the damage area in the loss function of our end-to-end deep neural network. For constructing a high-low resolution image pairs data set, we precisely measure the point spread function (PSF) of a low-resolution imaging system by using a Bernoulli calibration pattern; the influence of different distance and lateral position on PSFs is also considered. A high-resolution camera is used to acquire the ground-truth images, which is used to create a low-resolution image pairs data set by convolving with the measured PSFs. Trained on the data set, our network has achieved better results, which proves the effectiveness of our method.
laser-induced damage image superresolution image segmentation Chinese Optics Letters
2024, 22(4): 041701
西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安 710055
采用固相反应法制备了单相块体(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Fe2O4高熵尖晶石陶瓷。结合X射线衍射，扫描电子显微镜和能谱仪对制备过程中的物相组成、显微结构和元素分布进行分析。随烧结温度的升高陶瓷材料体积密度增大，气孔率降低，1 200 ℃烧结所得致密高熵尖晶石陶瓷材料呈单相，元素均匀分布，其弯曲强度和断裂韧性分别达43.00 MPa和1.30 MPa·m1/2。所制备高熵尖晶石陶瓷对电磁波兼具介电损耗和磁损耗能力，其在3.0 mm处可获得最大的有效吸收带宽为12.37 GHz，是具有一定承载能力和优异宽频吸波性能的陶瓷材料。
铁氧体 高熵陶瓷 尖晶石结构 电磁吸波性能 ferrite high entropy ceramics spinel structure electromagnetic absorption properties
西藏大学太阳紫外线实验室, 西藏 拉萨 ８５００００
利用国际标准RAMSES光谱仪和CMP11型太阳总辐射仪, 在2019年至2020年期间对中国北纬30°区域8个城市(西藏阿里、 日喀则、 拉萨、 林芝、 成都、 武汉、 杭州、 上海)进行了地面太阳辐射的观测研究。 观测结果表明在中国北纬30°区域, 西藏总体太阳光谱不仅强度上远远高于低海拔的内地城市, 而且光谱曲线在形态特征上比低海拔更光滑, 吸收弱。 观测期间西藏最大地面单色太阳光谱强度可达2 018.48 mW·(m2·nm)-1(阿里, 2020年6月21日), 同纬度其他内地城市最大地面单色太阳光谱强度仅为756.22 mW·(m2·nm)-1(成都, 2019年11月03日); 西藏地面太阳光谱中所含紫外光谱(280～400 nm)比内地低海拔高出约1.5倍以上, 强烈的紫外线对西藏生态和人体健康产生相应影响; 观测期间发现拉萨地面太阳光谱强度约为成都的1.5～1.7倍; 阿里地面太阳光谱强度比上海高出约0.2倍。 观测结果为北纬30°区域太阳能资源的利用和生态环境等研究提供实地太阳光谱数据; 对2020年夏至发生的日食现象进行了太阳光谱的同步观测研究, 发现日食期间拉萨、 阿里辐射能量损失均超过95%。 分析了云、 气溶胶等大气因子对太阳光谱、 太阳总辐射的影响。 研究表明西藏阿里等地夏季太阳总辐射值频频超过太阳常数。
西藏 北纬30°N 太阳光谱 观测 日食 Tibet 30°N latitude Solar spectra Observation Solar eclipse 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1881
1 广东海洋大学电子与信息工程学院, 广东省高等学校陆架及深远海气候、资源与环境重点实验室,广东 湛江 524088
2 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室, 中国科学院大学海洋学院, 山东 青岛 266071
3 山东科技大学海洋科学与工程学院, 山东 青岛 266590
4 山东科技大学地球科学与工程学院, 山东 青岛 266590
近岸高浊度二类水体具有复杂的海洋光学特性，不同影像源反射率产品在该类水体的适用性尚待充分论证。以黄河口水体为典型研究对象，以适用于黄河口的ACOLITE DSF算法校正的Landsat离水反射率产品为参考，通过星星匹配，对基于不同大气校正算法的Sentinel-2-MSI (S2-MSI) 和Sentinel-3-OLCI (S3-OLCI) 离水反射率产品在黄河口的适用性进行了评估。结果表明，在黄河口高浑浊-极度浑浊水体，iCOR算法校正的S2-MSI 和S3-OLCI的离水反射率产品与参考产品的一致性高于其他算法，其次为FLAASH和Sen2Cor算法，C2RCC算法表现相对较差。iCOR、FLAASH和Sen2Cor算法除在高浑浊水体的近红外波段平均百分比相对误差EMARD超过34%外，在绿、红波段的EMARD均小于24%，Sen2Cor算法结果整体上与FLAASH的相似。iCOR、FLAASH和Sen2Cor算法随着水体浑浊程度增加，误差越小；而C2RCC算法则随着水体浑浊程度的增加，误差越大，且整体存在低估。研究结果可为高浊度二类水体大气校正的选择提供有效借鉴，并为黄河口悬沙高分辨率动态监测打下基础。
大气校正 黄河口 Sentinel-2-MSI Sentinel-3-OLCI 离水反射率 atmospheric correction Yellow River Estuary Sentinel-2-MSI Sentinel-3-OLCI water-leaving reflectance 大气与环境光学学报
2023, 18(6): 585
1 中国科学院微电子研究所光电技术研发中心，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
翠绿宝石晶体的热透镜效应会严重影响激光器的输出性能。首先通过建立晶体的热传导模型，合理设定边界条件并求解相应的热传导方程，对造成热效应的三个因素进行分析，计算了相应因素下热焦距的理论值。然后，利用谐振腔的临界稳定条件，对晶体的热焦距进行测量，测量结果与理论计算值基本吻合，证明利用谐振腔的临界稳定条件测量F-P腔的热焦距是可行的。最后，对不同腔长下的输入输出特性进行了分析，详细解释了在热效应的复杂影响下输入-输出曲线中的凹陷现象。在计算出最大抽运功率下的热焦距后，调整相应腔参数，可以使激光腔在整个抽运功率范围内处于稳定状态。研究结果对于减少热透镜效应的影响、提高激光器的性能具有重要的指导作用。
激光器 翠绿宝石晶体 热透镜效应 F-P腔 热焦距 中国激光
2023, 50(19): 1901007
微腔光频梳具有功耗低、可集成、梳齿间隔可调的特点，在各个领域都有广泛的应用。绝缘层上的硅（SOI）材料加工工艺与现有的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容，使其成为最具前景的光子平台之一。本文设计了一种截面为脊形的硅基微环谐振腔，研究了各个几何参数对微环谐振腔色散的影响；数值求解了微环谐振腔热动态方程，并分析了不同参数对微环谐振腔热动态效应的影响。数值求解了LLE（Lugiato-Lefever Equation）模型，由于SOI微腔光频梳理论研究大多忽略了热光效应，因此本文分析了在模型中引入热光效应项后对光频梳产生和演化的影响。数值结果表明，在温度变化范围为0~0.16 ℃条件下，时域上光场最大功率值增加了22%，频域上光频梳展宽了221 nm。最后对两种热光效应条件下光频梳输出频谱进行分析，结果表明，光频梳在热光效应温度变化范围为0~0.32 ℃的情况下，相较于0~0.16 ℃的情况，带宽展宽了353 nm。
非线性光学 硅基波导 微环谐振腔 Lugiato-Lefever方程模型 热光效应 光频梳 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1719001
1 上海交通大学 机械与动力工程学院, 上海 200240
2 西北核技术研究所, 西安 710613
为了对激光光强分布进行准确测量，本文提出基于层析成像技术的激光光强分布测量方法。首先，通过数值仿真计算，对采用的成像模型的准确性以及重建算法的收敛性进行验证。对不同激光光强分布模型以及不同随机噪声等级时的重建精度进行评估。经计算，采用不同典型激光光强模型时其重建误差均小于等于7.02%；在施加10%以内随机噪声时，重建误差均小于8.5%。设计并搭建了层析成像系统，采用定制的一分七光纤束实现7七个角度信号的测量。7个角度分布在垂直于激光光束平面内的近半圆周内，各个角度距重建区域的距离约为160 mm，且7个角度的角度覆盖范围约为150°。实验通过探测激光光束穿过若丹明-乙醇溶液之后的体激光诱导荧光信号，结合后续的数据处理过程间接实现激光光强三维分布的反演。在数据处理过程中，采用交替迭代重建算法对探测信号进行吸收矫正的三维重建，可间接地获得激光光强分布。为了定量评估测量精度，在进行重建时仅采用其中6个角度，将余下一角度的重建反投影以及投影数据间的相关性用来间接证明此重建方法的可行性。计算结果表明，该角度投影以及反投影之间的相关性系数为0.9802，可间接的验证该方法的可行性。可以预见，本工作提出的激光光强三维测量方案在激光应用领域具有广泛的前景。
光学诊断 计算成像 层析成像 三维重建 激光诱导荧光 optical diagnostics computational imaging tomographic imaging three-dimensional reconstruction laser-induced fluorescence
西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安 710048
为实现有机光电探测器对三基色（红、绿、蓝）的全响应以及器件性能的改善，研究了在P3HT∶PCBM活性层中，掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态，进而改善探测器性能的方法，着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上，获得了一个覆盖400~800 nm波长范围的三基色探测器，并且在低偏压-1.5 V下三基色（波长为630、530和460 nm）的外量子效率EQE和比探测率D*分别达到了56%、68%、52%和1.17×1012 Jones、1.4×1012 Jones、1.2×1012 Jones。结果表明：在P3HT：PC61BM中混入适量的ITIC，不仅可将光谱拓宽到400~800 nm，改善器件的光学特性，而且还可以提高激子解离率和载流子收集率，降低混合薄膜中的双分子复合，使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。
有机光电探测器 体异质结 三元活性层 激子解离 ITIC Organic photodetectors Bulk heterojunction Ternary active layer Exciton dissociation ITIC
1 内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古 包头 014010
2 内蒙古科技大学工程训练中心，内蒙古 包头 014010
为了对复杂矿井环境下的可见光通信进行研究，提出一种基于点云数据的矿井可见光信道模型构建方法。在传统信道模型的基础上，将不规则石壁和接收端随机倾斜两大因素添加进信道模型中，并基于墙面点云数据，利用逐点插入法对反射面元进行划分，弥补理论信道模型缺乏与真实数据结合的缺陷。在应用阶段，采用遗传算法优化反向传播（BP）神经网络的定位算法，将信道模型应用于可见光定位，在可见光定位中考虑一次反射和接收端倾斜的影响。仿真结果表明：在5.0 m×4.0 m×3.5 m的矿井巷道环境下，与传统信道模型相比，使用基于点云数据的矿井信道模型时，一次反射平均贡献比增大了1倍，约为29.48%，均方根定位误差为13.4 cm。一次反射和接收端倾斜会对定位精度造成显著影响。基于点云数据的矿井信道模型为井下可见光通信和定位的研究提供了一种有效途径。
光通信 可见光通信 矿井 三维点云 信道模型 可见光定位 中国激光
2023, 50(11): 1106005
