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红外飞秒光纤激光焊接石英玻璃与304不锈钢

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中国激光 2024年第16期51卷 31-39页

作者：袁锦辉霍靖宇张博元王磊郑重李嘉铭郭亮罗爱平张庆茂华南师范大学信息光电子科技学院广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室广东广州510006 深圳市中基自动化股份有限公司广东深圳518105 深圳市青锐科技有限公司广东深圳518000 广东省工业超短脉冲激光技术企业重点实验室广东深圳518055 华南师范大学广州市特种光纤光子器件与应用重点实验室广东广州510006

研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键,其中,对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术,对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不... 详细信息

研究探索金属与玻璃异种材料的连接技术是推动其大规模应用的关键,其中,对热膨胀系数相差大的玻璃与金属进行连接的超短脉冲激光焊接技术,对于提升精密微型器件的制造水平和应用具有重要意义。笔者利用有限元模型分析了石英玻璃与304不锈钢飞秒激光焊接过程的温度场,验证了所用激光焊接工艺参数的焊接可行性。为优化飞秒脉冲激光焊接工艺参数,研究了飞秒激光焊接单脉冲能量对焊接质量的影响规律。结果表明:激光单脉冲能量对热效应有显著影响;热应力因热效应的增强而增大,当其超过石英玻璃的损伤阈值后会导致微裂纹产生,进而导致焊接样品的焊接强度降低;最佳工艺参数是激光单脉冲能量5.6μJ,重复频率500 kHz,扫描速度60 mm/s,此工艺参数下焊接样品的剪切强度最大,可达到13 MPa。对两种材料的焊接机理进行了研究,结果表明:激光焊接石英玻璃与304不锈钢实现了冶金结合;Fe、Cr在界面与SiO2可能发生了氧化还原反应,形成了Fe2O3和Cr2O3。

关键词：激光技术飞秒激光焊接异种材料焊接焊缝形貌焊接强度焊接机理

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基于上转换纳米材料的免疫检测技术应用

生物化学与生物物理进展 2024年第2期51卷 355-368页

作者：黄惠威李丽华罗林沈玉栋雷红涛徐振林华南农业大学食品学院广东省食品质量安全重点实验室广州510642 华南师范大学未来科技研究院广州510631

免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光... 详细信息

免疫分析法具有简便、快速、准确等特点,广泛应用于医学、食品、环境等领域检测,将免疫分析方法与纳米材料相结合可以提高免疫分析的性能。与传统纳米材料相比,上转换纳米颗粒(upconversion nanoparticles,UCNPs)具有光稳定性好、发光寿命长和狭窄及可调整的发射带等优秀的光学性质,与免疫分析相结合可显著降低背景噪声,提高分析灵敏度。本文简要介绍了UCNPs的发光机制,对UCNPs的合成和表面修饰方法进行了总结,并详细论述荧光共振能量转移、内滤效应、磁分离技术、上转化连接免疫吸附技术和上转换免疫层析技术五种基于UCNPs的免疫检测技术,最后对该技术所面临的挑战和前景进行总结和展望,以期为UCNPs免疫检测技术的发展提供理论指导。

关键词：上转换纳米颗粒合成方法表面修饰方法免疫检测技术

用于检测痕量铅离子的功能化反射结构光纤干涉传感器（英文）

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物理化学学报 2024年第4期 175-183页

作者：赵可刘震刘露遥余长源潘竞顺黄旭光华南师范大学广东省纳米光子功能材料与器件重点实验室香港理工大学电子与信息工程系

铅离子(Pb2+)是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器，用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的... 详细信息

铅离子(Pb2+)是日常生活中常接触的有毒重金属污染物之一。本研究开发了一种新型反射式光纤干涉传感器，用于检测痕量铅离子。该传感器结构由单模光纤、无芯光纤和细芯光纤(TCF)依次拼接而成。TCF的包层被氢氟酸部分腐蚀并涂覆功能化的水凝胶传感膜。该传感膜选用甲基丙烯酸2-羟基乙酯(2-HEMA)作为识别单体。2-HEMA中的氧原子能与Pb2+发生配体-受体相互作用，形成“-O-Pb-O-”交联结构，从而改变TCF的新包层有效折射率。因此，可以通过观察反射光谱中光信号的变化来检测水溶液中Pb2+的浓度。所提出的传感器具有很高的检测灵敏度(1.926×109nm·mol-1·L)，其检测极限为4.14 ppt (1 ng·L-1=1 ppt)，比世界卫生组织(WHO)规定的饮用水中Pb2+(10 ppb,1μg·L-1=1 ppb)浓度低1000倍。此外，利用一个方程组实现了该传感器的温度自校准功能，成功地消除了环境温度的干扰。由于该传感器良好的特异性、稳定性以及反射式结构，非常便于实时远程检测，为环境和人类健康监测提供了广阔的前景。

关键词：铅离子浓度光学传感反射式干涉结构光纤传感器温度干扰

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基于声光成像的浑浊介质吸收系数测量

光学学报 2024年第4期44卷 237-246页

作者：刘遥覃诗译张畅刘丽娜朱莉莉福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室福建省光子技术重点实验室福建福州350007

理论分析了浑浊介质的声光作用机制。采用COMSOL Multiphysics软件对组织中的声光作用过程进行了仿真,讨论了组织吸收系数与声光信号相对强度的关系。仿真结果表明,声光信号与入射光强呈线性递增关系,声光信号相对强度与介质吸收系数呈... 详细信息

理论分析了浑浊介质的声光作用机制。采用COMSOL Multiphysics软件对组织中的声光作用过程进行了仿真,讨论了组织吸收系数与声光信号相对强度的关系。仿真结果表明,声光信号与入射光强呈线性递增关系,声光信号相对强度与介质吸收系数呈指数下降关系,实验结果与仿真结果相吻合。利用声光成像实验测量厚度为10 mm的浑浊介质的吸收系数,真实值与测量值最大绝对误差为0.082 cm^(-1),最大相对误差为9.3%。

关键词：生物光学声光成像声光作用机制吸收系数测量

基于LabVIEW的质谱与红外光谱信号采集系统

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量子电子学报 2024年第1期41卷 26-36页

作者：余桂生胡勇军孙晓楠华南师范大学生物光子学研究院广东广州510631

针对实验室现有示波器存在集成性差、可扩展性不强等缺点,同时为了提高质谱信号采集效率和精度,设计了一套基于LabVIEW的质谱与红外光谱信号采集系统。该数据采集系统依托LabVIEW软件平台与CSE22G8数据采集卡,并结合叠加平均去噪算法,... 详细信息

针对实验室现有示波器存在集成性差、可扩展性不强等缺点,同时为了提高质谱信号采集效率和精度,设计了一套基于LabVIEW的质谱与红外光谱信号采集系统。该数据采集系统依托LabVIEW软件平台与CSE22G8数据采集卡,并结合叠加平均去噪算法,实现了低信噪比背景下微弱质谱信号的实时采集与处理。此外,通过TCP通信协议实现可调谐光学参量振荡器(OPO)的同步控制,使用户可以在采集质谱信号的同时获得相应的红外吸收光谱图。测试表明,该系统的分辨率较实验室原有示波器提高一倍,采样点数可达每微秒2000个,波形重构能力显著提升,具有较好的数据采集性能。

关键词：光谱学数据采集系统 LabVIEW 叠加平均算法质谱

基于二次谐波产生光谱与显微成像的CdS纳米线空间取向研究

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物理学报 2024年第16期73卷 102-109页

作者：任立庆杨强姬超燃池娇胡云魏迎春许金友榆林学院能源工程学院榆林市高分辨太赫兹振动成像重点实验室榆林719000 华南师范大学华南先进光电子研究院广州510006

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结... 详细信息

作为一种非线性光学效应,二次谐波产生(second harmonic generation,SHG)因其良好的偏振敏感性在获得物质成分、结构、特性等信息方面具有广泛应用.尽管前人利用SHG光谱或SHG显微成像方法探索研究了纳米线的精密定位或追踪问题,但是结合使用SHG光谱与SHG显微成像方法实现纳米材料结构与晶轴空间取向方面的研究鲜见报道.本研究分别使用SHG光谱与SHG显微成像方法研究了CdS纳米线空间取向问题.首先,基于全光学分析方法从实验上和理论上研究了硫化镉(CdS)纳米线SHG光谱强度随入射光偏振方向变化的规律,并详细分析了晶轴方位角γ,ω,φ对CdS纳米线SHG花型图的影响.其次,通过理论计算与实验测量结果相互验证,成功确定了单根CdS纳米线的3个晶轴取向.最后,利用偏振相关的SHG显微成像方法研究了单根CdS纳米线的空间取向,发现单根CdS纳米线不同部位具有不同的SHG响应.研究结果为SHG光谱与显微成像在纳米材料空间高精度定位研究提供了新的思路与重要参考,并为纳米材料在生物医学方面的潜在应用提供了重要启示.

关键词：二次谐波产生硫化镉纳米线偏振晶体取向

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生物视觉启发的颗粒全息图动静分割神经网络

光学学报 2024年

作者：汤铭杰徐捷陈振熙熊锐钟丽云吕晓旭田劲东人工智能与数字经济广东省实验室(深圳) 深圳大学物理与光电工程学院华南师范大学纳米光子功能材料与器件广东省重点实验室

全息成像广泛应用于水体微藻、空气花粉、生物细胞等溶胶颗粒检测中。通过重建算法能够获得动态目标的多种图像，如振幅、相位、形貌等，但常常受到静态颗粒背景条纹的干扰。为了解决动、静颗粒全息图的分割问题，受生物视觉对光强及光... 详细信息

全息成像广泛应用于水体微藻、空气花粉、生物细胞等溶胶颗粒检测中。通过重建算法能够获得动态目标的多种图像，如振幅、相位、形貌等，但常常受到静态颗粒背景条纹的干扰。为了解决动、静颗粒全息图的分割问题，受生物视觉对光强及光强变化具有双重敏感性的启发，设计了一种同时处理灰度图像和事件数据的神经网络算法。通过融合双模态数据，结合自监督学习，成功实现了动、静目标相互叠加全息图的完整分割及独立输出。消融实验验证了仿生模块的必要性及优越性，自监督学习的策略确保了算法的泛化性。该仿生型神经网络算法保留了溶胶颗粒全息图中的高频条纹，为后续的相位成像、三维成像等任务提供保障。

关键词：全息图像处理动静分割仿生算法神经网络

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应用于高功率密度LED光源的光回收透镜

激光与光电子学进展 2024年

作者：曹达煜张志清许毅钦古志良朱峻峰王梦宇王兆勇刘宏展广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室华南师范大学信息光电子科技学院广东省科学院半导体研究所

光回收是开发高功率密度非相干光源的一种方法，兼具高挑战性和高效率。然而，传统光回收通道的加工难度和成本较高，限制了其广泛应用。为此，我们提出了一种球面加镀反射膜光回收透镜，该透镜采用了易于建模和加工的设计方法。该透镜... 详细信息

光回收是开发高功率密度非相干光源的一种方法，兼具高挑战性和高效率。然而，传统光回收通道的加工难度和成本较高，限制了其广泛应用。为此，我们提出了一种球面加镀反射膜光回收透镜，该透镜采用了易于建模和加工的设计方法。该透镜可灵活组合和搭配，适用于任意波长的LED芯片，尤其适合高功率密度的LED应用。我们对工业和医学荧光检测领域常见的365nm、385nm和455nm三种波长进行了仿真与实验对比。其中，385nm波段远场功率密度增强实测值为19.56%-25.19%，可以满足某些企业对于光源功率密度增长的需求。这项工作创新性地展示了一种高功率密度透镜的设计方法，并给出了一种具有高功率密度的光回收通道的实验过程。得益于实验结果的分析与论证，这一概念为照明企业设计者们提供了新的路径和设计思路，具有潜在的高经济效益。

关键词：光回收高功率密度非相干光源透镜

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“医工融合转化”专题前言

中国激光 2024年第9期51卷 1-2,F0002页

作者：刘谦黄国亮丁志华邱海霞杨思华海南大学清华大学生物医学工程学院浙江大学二级中国光学学会生物医学光子学专业委员会中国感光学会光学传感与诊断专业委员会中国人民解放军总医院第一医学中心激光医学科华南师范大学华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室华南师范大学生物光子学研究院

医工融合转化旨在面向人民生命健康,围绕预防、诊断、治疗和康复等具体需求,通过结合医学知识与工程技术,创造能够满足临床需求的创新医疗产品。医工融合转化不仅促进了医学与工程学领域的深度交叉和协同发展,而且推动了新型医学诊疗技... 详细信息

医工融合转化旨在面向人民生命健康,围绕预防、诊断、治疗和康复等具体需求,通过结合医学知识与工程技术,创造能够满足临床需求的创新医疗产品。医工融合转化不仅促进了医学与工程学领域的深度交叉和协同发展,而且推动了新型医学诊疗技术的研发。此外,它还加速了智能医疗与健康管理的创新,从而显著提升了医疗服务水平,是实现国家“十四五”发展规划中全民健康信息化建设战略目标的重要途径。

关键词：人民生命健康医疗服务水平工程技术全民健康协同发展临床需求智能医疗医学诊疗技术