基于LED照明的时域全场OCT成像系统设计

为了进一步降低成本并提高成像的速度与精度,提出了一种基于发光二极管(LED)照明的全场时域光学相干层析成像技术(OCT)系统。用LED作光源、采用带反馈的闭环四步移相法采集信号,阐述了其成像原理,并进行了系统结构研究、理论分析和实验验证。结果表明,系统的相干长度为23μm,轴向分辨率达到了11.8μm,横向分辨率为19.8μm,单幅图的采集时间为2.15 ms;与以往的OCT扫描方式相比,该方法减小了实现成本,并具有更快的扫描速率以及更高的精度,有着很大的使用价值。该研究为开发超高速、高精度的低成本OCT系统提供了参考。     

基于LED照明的线扫描频域OCT成像系统设计

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)由于其非接触、无损伤、高分辨率等优点,在医学、生物学、材料学等领域有着广泛的应用,开发基于低成本光源照明且快速成像的OCT系统已经成为OCT技术发展的一个重要趋势.论文研究了一种基于LED照明的频域线扫描OCT成像系统,给出了系统的...     

Surface plasmon interference formed by tightly focused higher polarization order axially symmetric polarized beams

We numerically study the surface plasmon interference formed by tightly focused higher polarization order axially symmetric polarized beams (ASPBs) based on the vectorial diffraction theory. The definition of ASPBs is stated, and the optical setup for surface plasmon polariton (SPP) excitation and mathematical expressions for interfering SPP fields are proposed. The simulation results show that the interfering SPP fields present a multi-focal spot pattern. In addition, the number of spots is related to the polarization order of the incident beams P as 2×(P-1), indicating potential utilization in near-field multiple optical trapping and near-field imaging and sensing. The unique interfering phenomenon is also explained.     

新型平输入/聚焦场阵列波导光栅波长路由器

基于像差理论设计了具有平聚焦场的阵列波导光栅(AWG),其输入部分与输出部分采用对称,成为同时具有平输入场和平聚焦场,可以省略输入和输出波导,使输入/输出星形耦合器可分别直接与光纤阵列连接,结构得到了简化。设计了频率间隔为200GHz的9×9通道平场AWG波长路由器,光场传输模拟结果显示,所有波长的输出信号均聚焦在与传输方向垂直的一条直线上,验证了平场设计的正确性。     

基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法

利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、 70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,...     

四分暗通道均值比较法的双角度偏振图像去雾

雾天环境下拍摄图像时,雾、霾等介质导致图像模糊、对比度低、色彩暗淡.结合大气散射模型与偏振光原理,实现了利用斯托克斯参数获取亮度最大和亮度最小的双角度偏振图像,并通过新提出的四分图像暗通道均值比较法,准确估计出场景中无穷远处大气光强值,最终将有雾图像恢复到无雾图像.所提方法在薄雾和浓雾环境下均取得了较好的实验结果,在两...     

基于牛顿迭代算法的凹面光栅优化设计

本文讨论了基于牛纯迭代算法的凹面光栅优化设计,它不同于传统的基于光程函数级数展开的设计思路,凹面光栅的结构通过两个由特殊设计要求选择的约束方程决定,光栅的刻槽位置可通过约束方程的数值求解得到,一般从选定的光栅顶点依次迭代求出。基于此方法讨论了无象差点结构凹面光栅的优化设计,并给出了数值模拟结果。关于此方法的进一步应用,其中包括不能通过光程函数法设计的例子,也做了初步的讨论。     

STED microscopy based on axially symmetric polarized vortex beams

A stimulated emission depletion(STED) microscopy scheme using axially symmetric polarized vortex beams is proposed based on unique focusing properties of such kinds of beams. The concept of axially symmetric polarized vortex beams is first introduced, and the basic principle about the scheme is described. Simulation results for several typical beams are then shown, including radially polarized vortex beams, azimuthally polarized vortex beams, and high-order axially symmetric polarized vortex beams. The results indicate that sharper doughnut spots and thus higher resolutions can be achieved, showing more flexibility than previous schemes based on flexible modulation of both phase and polarization for incident beams.     

基于PbS量子点的可调谐高能量锁模光纤激光器

基于低维纳米材料的飞秒光纤激光器在光学开关、光纤传感和光通信领域中发挥着重要的作用。然而,低损伤阈值限制了其在高能量激光领域的实际应用。为了解决这一问题,实验中基于PbS量子点饱和吸收体,在近零色散区研究掺铒光纤激光器的飞秒脉冲输出特性,脉冲中心波长为1 568.6 nm,光谱的3 dB带宽为11.4 nm,脉冲半高全宽为361 fs。利用多模光纤中的非线性多模干涉效应实现带宽可调的光谱滤波效应,调节偏振相关“基模”引起的群时间延迟量调控腔内总色散量,升高泵浦驱动电流达到饱和吸收体的反饱和吸收特性区域,实现从展宽脉冲到高能量耗散孤子共振脉冲的切换。由于局部的非同步色散波与孤子之间的相消干涉效应,导致耗散孤子共振脉冲光谱出现了dip型边带和Kelly边带不对称地分布在光谱两边的现象。通过调谐腔内脉冲的偏振状态和泵浦功率,高能量脉冲的半高全宽可以在7.7～23 ns之间调谐。当泵浦驱动电流达到800 mA时,腔内激光脉冲能量为34.8 nJ,其损伤阈值大于60 mJ/cm²。该工作为实现高效、高能量飞秒光纤激光提供了新的解决方案。     

自由曲面透镜白光LED光束整形技术

为了获得高均匀性、对称性及一些特殊形状强度分布的白光发光二极管(LED)光束以满足某些特定的需求,基于白光LED光源为朗伯光源的特性,运用自由曲面透镜的方法对LED光束进行了光束整形,分别采用单一自由曲面透镜以及全内反射(TIR)透镜与微透镜阵列组合两种不同的整形结构,进行了加工工艺和原理理论分析,并通过了实验验证.结...