1 东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318
2 大庆油田信息技术公司,黑龙江 大庆 163453
提出一种基于电流调制的新型单光纤光镊。通过将经电流调制的980 nm激光注入单模光纤,光纤探头的输出功率发生周期性变化,实现了对粒子运动距离和运动速度的可控式操纵。此外,通过调整盖玻片的倾斜角度改变溶液蒸发力的大小,实现了对粒子的稳定捕获。在构建平面锥形纤维探针的基础上,搭建仿真模型,分析粒子的受力情况,并进行实验验证。实验结果表明,通过对激光器的驱动电流进行调制,可以操纵聚苯乙烯小球实现长达22.76的粒子运输,且粒子的运动速度与激光器的调制电流有关,实验结果得到了数值模拟的支持。所提方法使得粒子捕获点的可变式调节和粒子的长距离轴向可控式运输成为可能。
光纤光镊 电流调制 粒子捕获与操纵 生物传感 光学学报
2023, 43(14): 1406003
1 北京市激光应用技术工程技术研究中心,跨尺度激光成型制造技术教育部重点实验室,北京工业大学材料与制造学部,北京 100124
2 北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院,北京 100124
二维材料在许多方面相较于常规材料的优异性能,引发了研究人员对于二维材料的广泛关注。目前二维材料已经成为了各个领域内的研究热点,被广泛应用于生物医学、电子、光电子和催化等诸多方面。本文主要就二维材料在生物医学领域内的光学传感应用做了总结与讨论。主要论述了二维材料的产生和发展、优缺点,基于二维材料的光学生物传感器类型、原理及其制造方法,以及这些传感器在单细胞、RNA、蛋白质分子高灵敏探测技术上的一些成果,并结合这些成果简要分析了利用二维材料的实验方案相较于传统方法的一些优势。最后对二维材料的发展现状做了简要总结,并对其未来发展作出了展望。
二维材料 光学生物传感 表面等离子体共振 荧光淬灭 表面增强拉曼散射 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106016
东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318
提出了一种用于生物细胞多路捕获与操纵的单光纤光镊。基于两种不同模式的光纤错位拼接,实现了LP01和LP11模式共存。该光镊的输出光场具有多个聚焦光斑,能够在多个支路上同时捕获和操纵多个生物细胞。仿真和实验结果表明,该光镊能够在三个支路上同时捕获和操纵多个小球藻细胞,在光镊移动速度约为14 μm/s时仍能保持捕获稳定。该光镊结构简单,为生物传感和直接检测生物信号提供了更多可能。
光纤光学 光纤光镊 LP01模式和LP11模式 多路捕获和操纵 生物传感
1 东北大学信息科学与工程学院流程工业综合自动化国家重点实验室,辽宁 沈阳 110819
2 沈阳新松机器人自动化股份有限公司,辽宁 沈阳 110819
相比于传统石英光纤,软玻璃光纤具有高折射率、高非线性和宽带传输等优势,被广泛应用于光纤激光器、超连续谱产生和生物传感器等领域。近年来,随着研究的不断深入,软玻璃光纤在生物传感领域的应用越来越丰富,特别是它们在中红外波段呈现出来的高灵敏度和多用途等特性,使其在传感领域的应用被广泛关注。综述了软玻璃光纤的基本特性、制备方法及其在生物传感领域的应用,主要从温度传感、浓度传感、气体传感、疾病监测4个方面展开介绍,并对其应用前景进行了展望。
材料 软玻璃光纤 生物传感 温度 浓度 气体 激光与光电子学进展
2021, 58(15): 1516019
红外与激光工程
2020, 49(9): 20201039
Author Affiliations
Abstract
1 Science and Technology Innovation Center Guangzhou University of Chinese Medicine Guangzhou 510405, P. R. China
2 State Key Laboratory of Quality Research in Chinese Medicine Institute of Chinese Medical Sciences, University of Macau Macau, P. R. China
3 Shenzhen Engineering Laboratory of Phosphorene and Optoelectronics and Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province Shenzhen University, Shenzhen 518060, P. R. China
Black phosphorus (BP) or phosphorene, a new superstar among two-dimensional (2D) materials, has sparked huge scientific interest since its discovery in 2014. BP offers unique characteristics including high drug loading efficiency, excellent photodynamic and photothermal properties and good biocompatibility. These characteristics expand versatility of BP in nanomedicine. Although the outlook of BP seems promising, its practical biomedical applications are still at the very initial stage especially in comparison to other thoroughly investigated inorganic nanomaterials. This paper reviews BP structure and properties as well as its preparation approaches with the emphasis on techniques to improve BP stability and biocompatibility for their further usage in physiological environment. Meanwhile, recent progress made in various biomedical research fields from bioimaging to biosensing is discussed. Last, but not least, current challenges and prospects for BP in biomedicine are briefly examined, which will be useful to guide future developments of BP.
Black phosphorus bioimaging cancer therapy drug delivery biosensing Journal of Innovative Optical Health Sciences
2020, 13(5): 2030008
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, NGIA, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 Faculty of Informatics, Electronics and Communications, Universidad de Panamá, Panama City, Republic of Panama
We proposed a hybrid tilted fiber gratings (polarizing grating and tilted fiber Bragg grating)-based surface plasmon resonance (SPR) sensor. The hybrid tilted fiber grating, consisting of a polarizing grating and tilted fiber Bragg grating (TFBG), is fabricated in a single-mode fiber in series by using a UV-inscription technique, in which the TFBG could generate a dense cladding mode resonance to excite SPR and the polarizing grating could filter out the S-polarization cladding mode of the TFBG. Such proposed hybrid tilted fiber gratings could greatly simplify the interrogation system of the TFBG-based SPR sensor. The experiment results showed that the hybrid tilted fiber gratings-based SPR sensor has the refractive index sensitivity of 522.8 nm/RIU. Finally, by using the proposed sensor, we have achieved the hemoglobin concentration detection within a sensing range from 0.1 mg/mL to 1.0 mg/mL and the sensitivity of 8.144 nm/(mg/mL).
surface plasmon resonance tilted fiber grating biosensing Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 100601
1 太原理工大学 新型传感器与智能控制教育部/山西省重点实验室,山西 太原 030024
2 太原理工大学 物理与光电工程学院,山西 太原 030024
本文提出一种大尺度的金属-电介质复合微纳结构(银-硅结构),用于提高荧光生物检测的灵敏度及解决荧光物质距离结构远场范围时荧光增强的近场局限。这种大尺度的金属-电介质复合微纳结构与之前的金属-电介质复合微纳结构不同,其通过光的散射和干涉实现了荧光物质距离结构远场范围时的荧光增强。在本文中,通过采用时域有限差分法,主要从荧光激发和荧光发射两个过程研究银-硅结构。结果表明,在激发过程中,银-硅结构的荧光强度高于玻璃结构且位于银-硅结构两柱之间的狭缝中的电场分布比金属结构(银结构)更均匀,因此在银-硅结构中可以实现荧光增强,而且分子运动行为的检测更准确。在发射过程中,当荧光纳米粒子距离结构远场范围内时,与玻璃相比,银-硅结构可以实现更好的荧光增强效果。利用银-硅结构实现荧光增强的机理是光的散射和干涉,荧光被银膜向上散射,同时,结构两侧的银/硅柱也散射一部分荧光,荧光相互干涉传播至远场实现荧光增强。此外,银-硅结构易于制备和集成。因此,其可以很好地应用于生物传感领域。
荧光增强 金属-电介质结构 远场 生物传感 fluorescence enhancement metal-dielectric structure far-field biosensing