pH响应水凝胶由于其具有酸/碱依赖性导致的结构或体积变换能力，在智能操纵致动器、药物递送、组织工程等领域引起了广泛关注。随着生物医学和组织工程的发展，刺激响应生物材料微观结构的制备至关重要。牛血清白蛋白（BSA）因具有无毒、生物降解性、生物相容性等优点而被广泛应用于组织工程与药物递送等领域。本文重点开展了基于牛血清白蛋白-甲基丙烯酸缩水甘油酯（BSA-GMA）水凝胶的宏观pH响应、三维（3D）水凝胶微结构的飞秒激光直写与微观pH响应，以及细胞活性的相关研究。结果表明，飞秒激光直写可以制备出高精度的BSA-GMA 3D水凝胶微结构，并且BSA-GMA水凝胶的pH响应能力会随着BSA-GMA浓度的增大或甲基丙烯酸化度的减小而增强。相较于BSA水凝胶，BSA-GMA在光聚合过程中不消耗氨基酸基团，使得同等浓度下的BSA-GMA水凝胶含有更多的氨基与羧基，从而赋予BSA-GMA 3D水凝胶更强的pH响应性。软骨细胞在BSA-GMA支架上的共聚焦荧光图像和相对细胞增长率结果进一步表明，BSA-GMA水凝胶结构具有良好的生物相容性。这种具有可控形态和pH响应特性的蛋白质微结构在组织工程、生物医学和生物传感器领域具有潜在的应用前景。

拓扑结构能对细胞的行为进行调控，这对于组织和器官的形成以及整体结构和功能的发展至关重要。激光微纳加工技术的崭新应用正引领着细胞生物学研究的一场革命。激光技术的高精度和高可控性使得设计特定拓扑结构成为可能，为细胞工程、组织工程和再生医学等领域的发展提供了强大动力。本文综述了拓扑结构的设计要素、激光微纳加工技术，尤其是减材和增材这两种激光加工技术及其制备的拓扑结构在细胞生物学中的应用。本文旨在总结激光加工技术制备的拓扑结构及其在模拟细胞微环境、实现细胞导向和定位以及促进组织修复再生方面的应用，为生物医学工程的发展提供新的解决方案。

双光子聚合加工技术是基于双光子吸收效应的一种新型的微纳制造技术，已被广泛应用于微纳光子学、微机电系统、组织工程等领域。采用双光子聚合加工技术制备的3D水凝胶微结构形貌可控，而且具有高精度、适当的刚度以及良好的生物相容性等优势，可以更好地在体外模拟体内微环境，因而在生物医学领域展现出了巨大的应用潜力。本文简要介绍了双光子聚合加工技术的原理，综述了水溶性光引发剂的研究进展，着重介绍了双光子聚合加工技术制备水凝胶的研究现状及其在仿生学、生物医学等领域的应用。

采用外差式差分相移键控(Differential phase-shift keying, DPSK)调制的水下无线光通信(Underwater wireless optical communication, UWOC)系统经过Gamma Gamma强海洋湍流信道传输, 当接收端与发送端之间存在瞄准误差并采用孔径接收方式时, 分析了湍流效应和瞄准误差对接收光强的抖动影响, 推导了UWOC系统的平均误码率(Bit error rate, BER)和中断概率(Outage probability, OP)的解析表达式。数值模拟研究了不同的瞄准误差、束宽、接收孔径和海洋湍流参数对平均BER和OP性能的影响。结果表明, 在相同的束宽和信道环境下, 瞄准误差越大, 系统性能越差; 光束束宽与孔径半径之比越大, 接收孔径直径越大, 系统性能越好; 另外, 选择较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值?棕和均方温度耗散率?字T, 以及较大的湍流动能耗散率?着和动力粘度u的海洋湍流环境也有利于获得较好的系统性能。