渗透剂对小鼠皮肤光学特性影响的实时动态监测

自行研制了一套双积分球系统,应用该系统对离体小鼠皮肤在渗透剂无水甘油作用下,光学特性参量的变化进行了实时监测。实验结果表明：在无水甘油作用下,随着时间的延长,小鼠皮肤的约化散射系数明显减小,吸收系数略有增加,并最终导致了有效衰减系数的减小;但当作用时间超过25min后,样品的光学特性参量会趋于恒定。为生物组织光学特性控制作用提供了新的方法,这对组织光学成像研究是非常重要的。     

噻酮对离体乳猪皮肤光透明效果影响的实验研究

研究一种新型促渗剂——噻酮对皮肤组织光透明效果的影响。分别用单纯聚乙二醇400(PEG400)溶液以及PEG400与噻酮的混合溶液作用于含角质层及去角质层的离体乳猪皮肤,利用积分球系统动态检测样品对632．8 nm光的透射率变化,并对样品拍照获得直观图。结果表明:混合溶液作用于两种皮肤模型后,其光透明性均有不同程度的增加,即衰减系数降低;比较去角质层皮肤与含角质层皮肤的衰减系数的变化,前者比后者大19倍;单纯的PEG400仅对去角质皮肤有一定的光透明效果,并且所导致的皮肤衰减系数的降低仅为混合液作用后的2/3。因此,噻酮作为良好的促渗剂能与PEG400产生协同效应,有效提高皮肤光透明效果。     

温度对生物组织模拟液光学特性影响的研究

采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100~1700 nm、温度25~40℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明,温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25℃相比,40℃下的约化散射系数下降了约10%;而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。     

透明剂对生物组织光学相干层析成像的影响研究

生物组织光透明技术针对生物组织具有的高散射及浑浊特性,严重影响生物组织成像的对比度及分辨率等问题,提供了较好的解决办法。把离体猪皮表面涂抹不同浓度的聚乙二醇、甘油、丙二醇这些光学透明剂(Optical Clearing Agents, OCA),利用光学相干断层析(Optical Coherence Tomography, OCT)技术对其进行动态监测,有效地提取测量信号在渗透过程中随测量深度的变化。结果表明,利用光透明技术均可增加OCT的成像深度,但对于不同OCA不同深度的作用效果不同。该研究为了解OCA浓度及作用时间对于不同深度最优选择,提供有价值的数据参考,进一步理解了OCA的作用机制,对于OCA在医学方面的应用有一定的指导作用。     

噻酮提高在体大鼠皮肤光透明效果的实验研究

为探讨在体皮肤实验中最为简便有效的给药方式,将化学渗透促进剂噻酮与聚乙二醇400(PEG400)的混合溶液直接作用于去除部分角质和含角质的在体大鼠皮肤,利用CCD拍照进行直观观察,并通过反射光谱的变化来反映皮肤光透明效果,同时与单纯PEG400作用进行了对比.结果表明:混合溶液可以使去除部分角质皮肤在15 min内反射光谱明显下降,并产生显著的光透明效果,30 min后皮肤更加透明;而单纯PEG400以及未去除角质层的完整皮肤均无光透明效果.因此,结合物理方法去除部分角质层、并添加促渗剂噻酮,能以非侵入方式,快速、有效提高PEG400对在体皮肤的光透明效果.     

低频超声波和甘油对皮肤组织光学透明的反射光谱研究

研究了经低频超声波和促渗剂处理后的猪皮组织在波长为400～860 nm 范围内随时间变化反射光谱特性的变化及各组于580 nm处分别在0～15 min和15～30 min时间段各组反射光谱的改变程度。实验采用带积分球附件的AvaSpec-2048光纤光谱仪测量系统。结果表明：在波长为400～860 nm 范围内,空白对照组在整个过程中组织的反射光谱变化比较少;经超声波处理后组织对光的反射率在0～15 min内是增加的,而且变化相对明显,但随着距超声波停止处理的时间加长,组织对光的反射率又慢慢恢复原状;经80%甘油处理组相对于空白对照组反射率减少得比较快;经超声波和80%甘油处理后组织的反射率变化最明显,特别是在0～15 min内下降速度最快,而且对于波长580 nm 处在0～15 min时间内第4组组织反射率的变化的速率与其他组在相同时间段内比较是：为第1组的约4.0倍和第3组的约2.3倍(在0～15 min时间内),第1组组织反射率减少了1.896%;第3组组织反射率减少了3.316%;第4组组织反射率减少了7.551%。从上面的结果发现,超声波和促渗剂80%甘油对皮组织的光透明性不仅具有协同效应,而且可以使皮组织在短时间改善光透明性。     

基于矩变换的生物组织光学特性参量反演

针对漫射模型在近光源区具有较大模型误差,导致光学特性参量反演准确度较低的问题,提出了一种利用矩变换,改变原始数据形态,提高反演准确度的方法.比较了不同阶次条件下的光学特性参量反演准确度和拟合残差的统计分布状况,分析了不同信噪比下重构系数的相对误差.对25组数据的研究结果表明:3阶矩变换可显著提高两个光学参量(μa、μ′s)的估计准确度.在无噪音条件下,吸收系数μa重构的平均相对误差为7.04%;有效散射系数μ′s重构的平均相对误差为5.55%,相比于自然对数变换,μa降低了8.57%;μ′s降低了32.73%.在信号噪音满足一定条件情况下(大于50dB),3阶矩变换仍然能获得较高的光学参量反演准确度.矩变换方法能有效地提高光学特性参量反演估计准确度.     

生物组织的散射相函数及其二阶光学参量的性质

生物组织是一种复杂介质,在许多情况下仅仅用各向异性因子g来描述其散射特性是不够的。由于二阶参量γ是一个与相函数的二阶矩g2有关,并表示与一阶参量g1关系的量,因此用g和γ两个参量能更好地描述组织的光学性质。对几种目前用于描述人体组织的相函数及其二阶参量作了简要讨论,在此基础上研究了相函数的选取对测量参量γ的影响。研究表明γ是一个可测量的组织参量。研究工作对于建立含有相函数高阶矩的漫散射理论,对如何测量生物组织的高阶参量γ,并能够准确测量其它光学参量具有重要理论意义和实际府用价值。     

基于δ声波场的生物组织光学断层成像研究

利用δ声波场和近红外光漫射理论实现生物组织的断层成像是一种新颖医学 成像方法. 通过构建一个δ声波场并作用到生物组织中，仅改变组织内作用点上的光学特性参数，并影响近红外光在组织中的传播特性而改变组织表面的光强分布. 利用组织表面光强改变量与作用点上组织光学参数改变量之间的内在关系，可以通过对δ声波场作用点上断层的扫描实现组织内部的断层成像. 该方法具有广泛的临床医学应用前景，为乳腺癌的早期检测提供一种有效方法. 关键词： 光学断层成像 δ声波场 漫射方程 生物组织     

热作用过程中生物组织特性变化的光学监测

基于热作用下生物组织特性的理论，描述了最新的理论研究进展，介绍了将光学监测技术用于热致组织特性变化研究的原理与方法，并给出了典型的实验结果；生物组织的散射系数与损伤特性的关联：生物组织的吸收系数对脱水量的依赖性；热作用下血液灌注的光学成像监测。将光电技术用于热作用过程中生物组织特性变化的监测，对进一步完善热疗理论、实现热疗的在体监测具有重要的理论意义与实践意义。     

Optical Filters Using Optical Multi-Layer Structures for Optical Communication Systems

Abstract

In this article, light reflection spectrums for different one-dimensional multi-layer structures are obtained. Optical reflectivities for periodic, superperiodic, and quasiperiodic structures have been calculated using the transfer matrix method. PBGs of each structure have been obtained using the optical reflectivity pattern. From a comparison of reflectivity and standard dense wavelength division multiplexing grids, it is demonstrated that narrow and dense band filters can be built from generalized Fibonacci quasiperiodic structures. Reflectivity of these structures contains bands that meet the ITU-T dense wavelength division multiplexing standard. Reflectivity of other multi-layer structures has poor or less potential to be used in dense wavelength division multiplexing systems.     

Optical Devices for Optical Access Networks Recent Progress in Semiconductor Optical Devices and Optical Modules

Cost-effectiveness is essential in developing optical access network systems. To reduce system costs, both improved system and component technologies are required. Reducing the costs of optical devices and modules in an optical network unit is especially necessary. In this paper, the requirements for optical devices in optical access networks and modules are clarified. Moreover, we also review the recent progress in technologies for semiconductor optical devices and hybrid integration for low-cost optical modules in access networks.     

振镜扫描光学多道谱仪

以平面光栅单色仪和光学扫描振镜为基础研制一套具有高时间分辨能力的光学多道分析系统,并利用计算机进行实时控制与数据采集。实验表明：本系统在保持谱分辨的同时,时间分辨率达到１０ｍｓ以内。     

光学频率标准与光钟的实现

综述了时间频率标准的发展过程.对构成光学频率标准的四个要素,即激光冷却、激光稳频、离子捕陷和光学频率梳进行了系统的介绍.详细描述了光钟的原理与系统构成,并对光学频率标准与光钟的应用前景进行了展望.     

光学低通滤波器的光学传递函数分析

光电成像系统的抽样过程会引起图像频谱在频谱空间上的多次复制,如果抽样过程不满足系统的奈奎斯特条件,相邻的频谱项就会产生混叠.光学传递函数可以反映系统中光学成像,抽样和重建等各个过程对图像信号频谱的响应.通过对使用光学低通滤波器(OLPF)光电成像系统的光学传递函数的分析,表明光学低通滤波器可以有效地限制图像的频谱宽度,使抽样满足奈奎斯特条件,达到消除频谱混叠,改善重建图像质量的目的.     

光学材料光学均匀性检测方法分析

光学均匀性是光学材料的重要指标，直接影响到透射光学系统的波面质量，改变系统的波相差。惯性约束聚变（Inertial Confine Fusion，ICF）激光驱动器的研制要求对材料的光学均匀性进行高精度的检测，同时兼顾洁净度要求。实验中利用斐索干涉仪实现了大口径光学材料光学均匀性的检测，并与国外检测数据进行了对比，对检测过程中的影响因素主要包括样品的厚度测量偏差及折射系数偏差进行了分析。结果表明，样品的厚度测量偏差及折射系数偏差对结果的影响较小，可以忽略。同时用两种干涉仪专用软件对大量样品测量数据进行处理，对比了不同干涉仪光学均匀性的计算结果，表明这两种情况下对光学均匀性的处理结果相符，解决了大口径光学坯件光学均匀性的检测问题。     

无线光通信系统中的光接收机设计

介绍了无线光通信的特点，比较了光电检测器、光纤接收模块、自聚焦透镜和多模光纤接收机耦合三种设计方案，提出了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计是最优方案。详细讨论了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计和电信号处理过程。试验证明，采用该方案后系统输出信号的信噪比显著提高，完全可以满足通信系统的要求。     

聚丙烯酰胺溶液的光谱特性及其浓度光学检测

提出了光学检测聚丙烯酰胺溶液的方法,利用TU-1901/1900双光束紫外可见分光光度计、IRPrestige-21傅立叶变换红外光谱仪测量5~600 mg·L-1浓度范围内聚丙烯酰胺溶液的透射光谱,研究了其在波段190~900 nm和400~4 000 cm-1的光谱特性,进行了其浓度的反演分析。研究表明：聚丙烯酰胺溶液在200~300 nm和400~920 cm-1,2 986~3 684 cm-1范围存在较强吸收特性,其透光度在220 nm,2 623 cm-1处有一定的线性关系;在紫外波段基于2,3和4个透光度测量值反演其未知浓度的计算误差最大值分别为6.98%,2.34%和0.79%。     

空间相机光学窗口的热光学评价

光学窗口是空间相机光学系统中直接暴露在轨道热真空环境中的光学元件，所处的热环境非常复杂，要产生温度梯度，从而对空间相机的成像质量和分辨率产生影响，文中结合工程实际，以光学波像差的基本理论为基础对空间相机光学窗口的非轴地称温度场进行了热光学评价，编程计算了空间相机光学窗口在一个轨道周期内各典型位置处的均方波像差，并把计算结果与美国“天空实验室”光学窗口的相应数据进行比较，以验证本文热光学分析的合理性