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耦合谐振系统中基于Fano共振的光学压力传感器

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物理学报 2024年第8期73卷 131-137页

作者：陈召马昕新李童王艺霖北京化工大学数理学院北京100029 山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006

光学压力传感器在微小形变检测、环境监测以及医学领域等方面具有非常重要的作用.然而,外加压力与谐振腔形变前后的光学响应之间的定量关系很难获得.本文提出了一种基于金属-介质-金属波导的耦合谐振腔系统用于实现光学压力传感器.利用... 详细信息

光学压力传感器在微小形变检测、环境监测以及医学领域等方面具有非常重要的作用.然而,外加压力与谐振腔形变前后的光学响应之间的定量关系很难获得.本文提出了一种基于金属-介质-金属波导的耦合谐振腔系统用于实现光学压力传感器.利用有限元方法对该系统的力学特性以及受力前后的光学传输特性进行详细分析.仿真结果显示谐振腔的最大形变量与所施压力呈简单的线性关系.给出了光学压力传感器灵敏度的直接定义,并基于条形腔与槽形腔耦合产生的Fano共振现象,获得了灵敏度为6.75 nm/MPa的光学压力传感器件.除此之外,添加了stub谐振腔,获得了双Fano共振现象,且随着外部压力的变化,两个Fano线型表现出不同的变化规律;特别地,合适的压力数值可使得双Fano共振变成单Fano共振.该结构的特点适用于不同压力下的光学性质变化检测、化学高压实验测量和化学反应动力学过程的研究.

关键词：表面等离激元金属-介质-金属波导光学压力传感器 Fano 共振

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基于温度迭代校正自吸收效应的激光诱导击穿光谱定量分析方法

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物理学报 2024年第5期73卷 139-146页

作者：侯佳佳张大成冯中琦朱江峰西安电子科技大学光电工程学院西安710071

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种理想的实时在线检测合金中微量元素的方法.然而在激光诱导击穿产生的高密度等离子体中,自吸收通常是一种不期望出现的效应,它降低了谱线的真实强度,使谱线强度随目... 详细信息

激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一种理想的实时在线检测合金中微量元素的方法.然而在激光诱导击穿产生的高密度等离子体中,自吸收通常是一种不期望出现的效应,它降低了谱线的真实强度,使谱线强度随目标物质含量增长呈非线性,从而严重影响对目标中元素含量测量的准确性.本文提出了一种基于温度迭代校正自吸收效应的方法,借助等离子体热平衡辐射模型,对等离子体电子温度(T)和辐射粒子数密度乘以吸收路径长度(Nl)这两个参数进行迭代计算和校正,消除自吸收对谱线强度的影响,最终提高定量分析的准确性.对合金钢样品中Mn元素的实验测量结果表明,该方法有效地提高了Boltzmann平面图的线性度及元素含量的测量精度.该方法模型简单,计算效率高,且与Stark展宽系数的可用性和准确性无关,可以直接获得辐射粒子数密度和吸收路径长度参数,因此在提高LIBS定量分析能力的同时,还可以实现对等离子体状态的诊断.

关键词：激光诱导击穿光谱自吸收温度迭代校正定量分析

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光动力联合免疫检查点抑制剂治疗恶性肿瘤的研究进展

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山西大学学报(自然科学版) 2024年

作者：冯玫王馨李扬李晓京郭佳丽山西大学光电研究所山西医科大学第三医院.山西白求恩医院全科医学科

恶性肿瘤严重危害人体健康，光动力疗法是一种集创伤小、副作用低、时空可控性高等优点于一身的新兴疗法，被广泛应用于恶性肿瘤的临床治疗，但其只限于局部肿瘤的治疗，对于远处转移的肿瘤或无法精确定位的病灶，光动力疗法具有一定的... 详细信息

恶性肿瘤严重危害人体健康，光动力疗法是一种集创伤小、副作用低、时空可控性高等优点于一身的新兴疗法，被广泛应用于恶性肿瘤的临床治疗，但其只限于局部肿瘤的治疗，对于远处转移的肿瘤或无法精确定位的病灶，光动力疗法具有一定的局限性。免疫治疗尤其是免疫检查点抑制剂，使恶性肿瘤的治疗进入了一个全新的时代，然而免疫检查点在肿瘤细胞中的低表达水平及其对宿主免疫系统的激活不足构成主要障碍。光动力治疗可以激活机体的免疫功能，改善肿瘤微环境，这为光动力疗法与免疫疗法相结合提供了可能。而纳米粒子可以同时负载光敏剂和免疫检查点抑制剂，实现联合治疗效果，并提高药物的靶向性。本文对利用纳米技术将光动力与免疫检查点抑制剂相结合治疗恶性肿瘤的实验研究进行了综述，并对其在临床上的应用进行了展望。

关键词：光动力疗法 PD-1/PD-L1 CTLA-4 联合治疗纳米载药粒子

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用于冷原子实验的一维折射型光束扫描系统

光学学报 2024年第14期44卷 309-315页

作者：冯涛杨鹏飞范青任崇毅张鹏飞李刚张天才山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006 山西大学极端光学省部共建协同创新中心山西太原030006

利用可旋转楔形棱镜(振镜)的光折射效应,实现一维受控的高精度光束扫描系统,并将其用于产生移动的光学偶极阱系统,能够使冷原子在空间内实现大范围绝热转移。光学偶极阱由一束准直的大功率1064 nm激光通过透镜强聚焦形成,其束腰半径为(2... 详细信息

利用可旋转楔形棱镜(振镜)的光折射效应,实现一维受控的高精度光束扫描系统,并将其用于产生移动的光学偶极阱系统,能够使冷原子在空间内实现大范围绝热转移。光学偶极阱由一束准直的大功率1064 nm激光通过透镜强聚焦形成,其束腰半径为(21.9±0.4)μm。通过设计振镜与透镜之间的距离以及控制振镜的偏转角度,能够使偶极阱束腰在一维方向上实现高精度可控移动,通过设计偶极阱束腰位置移动的加速度形式,能够使偶极阱在22.5 ms内绝热移动7 mm。在平移过程中,光学偶极阱功率起伏为±3.45%,束腰位置在垂直于移动方向上的起伏为共焦参数的±1.7%。利用该系统,可以在30 ms内将原子转移5 mm,原子转移效率大于90.0%,温度变化小于5μK;当转移时间为45 ms时,原子转移效率达(99.6±4.6)%。通过改善电机响应,最快可在10 ms内将原子绝热地转移1 mm,原子转移效率为(94.3±3.6)%。该光束扫描系统具有通光孔径大(高斯直径>10 mm)、光损耗极小、噪声低和在移动过程中光频率不变化等优势,能够广泛应用于冷原子及单原子阵列实验中的原子转移和寻址。

关键词：量子光学一维光束扫描系统光学偶极阱冷原子绝热传输

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陶瓷碎片的激光诱导击穿光谱快速鉴别方法

量子电子学报 2024年第3期41卷 543-552页

作者：王韶仪冯中琦许文忠侯佳佳路智勇张勇剑张大成西安电子科技大学光电工程学院陕西西安710071 陕西历史博物馆陕西西安710061 馆藏壁画保护修复与材料科学研究国家文物局重点科研基地陕西历史博物馆陕西西安710061 陕西省考古研究院陕西西安710054

对陶瓷碎片进行在线、快速分类检测在考古学中有着重要的意义。激光诱导击穿光谱技术(LIBS)具有非接触、快速、无需样品制备等特点,非常适用于陶瓷碎片的在线分类检测。实验利用自主研制的微型纳秒激光器搭建了微型LIBS系统,对陶瓷碎片... 详细信息

对陶瓷碎片进行在线、快速分类检测在考古学中有着重要的意义。激光诱导击穿光谱技术(LIBS)具有非接触、快速、无需样品制备等特点,非常适用于陶瓷碎片的在线分类检测。实验利用自主研制的微型纳秒激光器搭建了微型LIBS系统,对陶瓷碎片进行快速检测,并使用主成分分析(PCA)提取出陶瓷光谱数据的主成分与载荷从而对古代陶瓷碎片样品进行分析。分析结果表明利用PCA可以对陶瓷碎片进行识别,但相近的元素组成不能被准确区分。进一步使用线性判别分析(LDA)进行分类后发现,古代陶瓷碎片样品的光谱均被正确分类。最后应用LDA分类算法对全部18块陶瓷碎片样品进行分类鉴别,总分类正确率达到98.15%。研究结果表明,利用微型LIBS装备可快速、准确识别文物碎片,可为文物碎片的保护与修复提供有效帮助。

关键词：光谱学激光诱导击穿光谱陶瓷碎片主成分分析线性判别分析

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基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器

物理学报 2024年第2期73卷 181-191页

作者：赵倩如王旭阳贾雁翔张云杰卢振国钱懿邹俊李永民山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室太原030006 山西大学省部共建极端光学协同创新中心太原030006 浙江大学浙江大学杭州国际科创中心杭州311215

动态偏振控制器能够实现输入光场任意偏振态到输出光场任意偏振态的控制,可以动态补偿长距离单模光纤导致的双折射效应,是量子通信和相干通信系统中的重要器件.本文设计并实验验证了基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器,芯片采用... 详细信息

动态偏振控制器能够实现输入光场任意偏振态到输出光场任意偏振态的控制,可以动态补偿长距离单模光纤导致的双折射效应,是量子通信和相干通信系统中的重要器件.本文设计并实验验证了基于硅基光电子芯片的低损耗动态偏振控制器,芯片采用标准的绝缘体上硅工艺制作,器件整体尺寸为5.20 mm×0.12 mm×0.80 mm,整体损耗为5.7 dB,最大功耗为0.2W.基于可变步长.模拟退火算法、低噪声探测器和高静态消光比的器件,动态偏振消光比可锁定至30 dB以上.芯片采用热相移器对TE0光场的相位延迟量进行控制,整体为0°/45°/0°/45°结构,可实现无端偏振控制.基于Lumerical软件对核心部件偏振旋转分束结构进行了优化,该结构将以端面耦合方式进入波导中的TM0模式光场转化至另一波导中的TE0模式光场,而原单波导中TE0模式光场不发生转化,实验测得动态偏振控制器的静态偏振消光比可达40 dB以上.该器件具有小体积、低功耗和低成本的特点,可以广泛应用于量子通信和相干通信等领域,特别是需要考虑体积、功耗和成本的应用场合.

关键词：动态偏振控制器偏振旋转分束偏振消光比硅基光芯片

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外腔级联金刚石拉曼激光输出特性仿真

光学学报 2024年

作者：李晓伟陈晖崔雨凡丁洁齐瑶瑶颜秉政王雨雷吕志伟白振旭河北工业大学先进激光技术研究中心河北省先进激光技术与装备重点实验室

具有宽光谱透过范围和大拉曼频移特性的金刚石晶体在作为拉曼介质实现多波长激光输出方面具有显著优势。为了获得高效率的多波长拉曼激光转换，同时实现多参数的可调控输出，需要对高阶Stokes光输出特性进行理论分析。本文基于外腔拉曼... 详细信息

具有宽光谱透过范围和大拉曼频移特性的金刚石晶体在作为拉曼介质实现多波长激光输出方面具有显著优势。为了获得高效率的多波长拉曼激光转换，同时实现多参数的可调控输出，需要对高阶Stokes光输出特性进行理论分析。本文基于外腔拉曼稳态模型推导了三阶Stokes光特性理论公式，并利用该模型预测了外腔泵浦金刚石拉曼激光器的关键参数的运转特性。有效模拟了三阶Stokes光输出透过率与最大转换效率及拉曼阈值之间的关系，并分析了不同的泵浦功率时，泵浦光束腰尺寸、输出镜透过率、金刚石晶体长度等参数与输出功率之间的关系。本研究为级联晶体拉曼激光器的实验研究提供了参考和指导。

关键词：多波长金刚石受激拉曼散射级联稳态模型

基于CO_(2)激光技术的双峰谐振长周期光纤光栅折射率传感器

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激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 204-210页

作者：赵爽杜超王秋雨贾斌张丽崔丽琴邓霄太原理工大学物理与光电工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部和山西省重点实验室山西太原030024 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室山西太原030006

为了探索一种高灵敏折射率传感器,基于CO_(2)激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG)。首先,利用CO_(2)激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196μm和73μm的双峰谐振LPFG,证明了采用CO_(2)... 详细信息

为了探索一种高灵敏折射率传感器,基于CO_(2)激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅(LPFG)。首先,利用CO_(2)激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196μm和73μm的双峰谐振LPFG,证明了采用CO_(2)激光微加工技术在单模光纤上制备短周期LPFG的可能性。其次,利用CO_(2)激光器直接在2种80μm单模光纤上制备出周期分别为110μm和115μm的双峰谐振LPFG。实验结果表明:在2种80μm单模光纤上制备的LPFG具有谐振损耗大,插入损耗小和折射率灵敏度高等优点。基于以上优点,采用CO_(2)激光技术制备的双峰谐振LPFG在生物、化学及环境参数检测等重要领域的应用具有较大潜力。同时,也提供了一种操作简单、低成本制备双峰谐振LPFG的方法。

关键词：光纤光学长周期光纤光栅双峰谐振 CO_(2)激光技术折射率

二氢卟吩e6介导的光动力疗法联合免疫检查点抑制剂治疗肺癌的实验研究

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中国激光医学杂志 2024年第1期33卷 1-6,58-60页

作者：王馨李扬郭佳丽李晓京冯玫山西大学光电研究所太原市030006 山西医科大学第三医院·山西白求恩医院·山西医学科学院·同济山西医院

目的评估脂质体包裹二氢卟吩e6光动力疗法(Lip@Ce6-PDT)联合免疫检查点抑制剂PD-L1抗体治疗Lewis肺癌模型的疗效。方法(1)采用薄膜蒸发法合成Lip@Ce6,并测定其包封率和载药率。(2)将40只C57BL/6 Lewis肺癌模型小鼠随机分为模型对照组(A... 详细信息

目的评估脂质体包裹二氢卟吩e6光动力疗法(Lip@Ce6-PDT)联合免疫检查点抑制剂PD-L1抗体治疗Lewis肺癌模型的疗效。方法(1)采用薄膜蒸发法合成Lip@Ce6,并测定其包封率和载药率。(2)将40只C57BL/6 Lewis肺癌模型小鼠随机分为模型对照组(A组)、PD-L1抗体组(B组)、Lip@Ce6-PDT组(C组)、Lip@Ce6-PDT联合PD-L1抗体组(D组)和正常对照组(E组),共5组,每组8只小鼠。B组小鼠经腹腔内注射PD-L1抗体,剂量为100µg/只;C组小鼠经尾静脉给药1 h后经皮穿刺引入光纤,在肿瘤内部进行激光照射治疗。D组在Lip@Ce6-PDT治疗后腹腔注射与B组等剂量的PD-L1抗体,E组和A组注射等量磷酸盐缓冲液(phosphate buffered solution,PBS),每隔3 d治疗1次,共治疗5次。治疗期间,每日测量肿瘤体积和计算抑瘤率。在第5次治疗结束后3 d,解剖小鼠取肿瘤组织进行HE染色、Bax和Bcl-2免疫组化,通过免疫荧光检测肿瘤组织中CD4^(+)T细胞、CD8+T细胞和Foxp3的浸润以及实时聚合酶链反应(real-time polymerase chain reaction,RT-PCR)检测PD-1和PD-L1 mRNA的表达,并对实验结果进行分析。结果(1)Lip@Ce6的粒径约为103.2 nm,分散性和稳定性良好。Ce6的包封率为68.3%,载药率为8.2%。(2)B组、C组、D组的抑瘤率分别为25.1%、55.4%、68.3%。(3)HE染色结果显示,与A组比较,B组、C组和D组的肿瘤细胞坏死程度依次增加。(4)Bcl-2在肿瘤组织中的阳性表达为A组>B组>C组>D组。Bax在肿瘤组织中的阳性表达为D组>C组>B组>A组。(5)免疫荧光结果显示,相较于A组,B组、C组和D组的CD4+T细胞和CD8+T细胞表达水平依次升高,Foxp3表达水平依次降低。(6)RT-PCR检测结果显示,相较于A组,C组治疗后肿瘤组织中PD-1和PD-L1的mRNA表达量相对增多。结论Lip@Ce6介导的PDT联合免疫检查点抑制剂治疗Lewis肺癌模型具有显著疗效,可有效抑制肿瘤细胞生长。

关键词：光动力疗法免疫检查点抑制剂联合治疗肺癌