基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术

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作者 周海涛 秦成兵 +2 位作者 肖连团 武志芳 李思进 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1215-1220,共6页

目的细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特... 目的细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术。方法基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间。利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度(V),建立V与环境温度的对应关系。通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测。结果该方法可以实现高精度(温度分辨率<0.1℃)和大范围温度(10~50℃)的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化。结论该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具。 展开更多

关键词 量子相干调制 单分子显微 细胞温度成像

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高速量子随机数产生中的实时并行后处理 被引量：2

2

作者 吴明川 成琛 +2 位作者 张江江 郭晓敏 郭龑强 《光通信研究》 北大核心 2020年第5期1-6,共6页

针对目前串行量子随机数发生器方案中,量子模式提取的信号带宽与数据处理速率之间的权衡在实时产生速率方面造成了瓶颈,文章利用现场可编程门阵列(FPGA)对多个量子边带模式的并行托普利茨(Toeplitz)哈希实时后处理,研究分析了不同规模To... 针对目前串行量子随机数发生器方案中,量子模式提取的信号带宽与数据处理速率之间的权衡在实时产生速率方面造成了瓶颈,文章利用现场可编程门阵列(FPGA)对多个量子边带模式的并行托普利茨(Toeplitz)哈希实时后处理,研究分析了不同规模Toeplitz矩阵的逻辑资源占用,设计了两层并行流水线算法并进行了仿真验证,充分利用FPGA的并行处理优势和硬件资源,最终实现了实时速率8.24 Gbit/s的量子随机数安全后处理。仿真结果表明,量子随机数发生器的熵源具有较好的随机性,经后处理后的随机数自相关系数保持在10-4量级且能通过Diehard测试。通过与集成电路匹配并行提取多个量子边带模式,实现了一种可商业化的高鲁棒性、高速实时量子随机数发生器。 展开更多

关键词 量子随机数 现场可编程门阵列 并行实时后处理 量子密码

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基于连续变量真空噪声量子随机数的高速产生 被引量：1

3

作者 刘日鹏 成琛 +3 位作者 吴明川 李璞 郭晓敏 郭龑强 《光通信研究》 北大核心 2019年第5期22-27,70,共7页

针对当前量子随机数产生技术无法满足通信领域中安全性和高速率的问题,文章提出了一种基于测量光场真空起伏产生量子真随机数的实验方案。与以往报道的实验方案所不同,文章理论分析,量子随机数生成系统中量子正交分量测量中本底光增益... 针对当前量子随机数产生技术无法满足通信领域中安全性和高速率的问题,文章提出了一种基于测量光场真空起伏产生量子真随机数的实验方案。与以往报道的实验方案所不同,文章理论分析,量子随机数生成系统中量子正交分量测量中本底光增益对原始随机数中相对量子熵含量的影响,在经典噪声完全被窃听方控制的最差情况假定下,采用量子条件最小熵量化评估原始随机数的随机性。基于理论分析实验中通过相对增强本底光强的同时控制电子学增益,经典电子噪声独立地放大真空噪声分量起伏,提高了系统中量子噪声引入的最小熵含量,同时,基于真空量子噪声是宽带高斯白噪声,有效提升频带提取带宽,提高量子熵源的利用率,在提高量子随机数生成系统安全性的同时提高了量子随机数的产生速率。实验结果表明,基于安全性信息论可证明的托普利茨-哈希(Toeplitz-hash)提取器,实现了6.7Gbit/s的量子随机数产生,同时利用Nist、Diehard和TestU01-SmallCrush3种随机数标准测试验证了该方案下生成的量子随机数的真随机性,为真空量子随机数发生器产生速率的提高提供了新的途径。 展开更多

关键词 量子随机数 光场真空噪声 量子条件最小熵 Toeplitz-hash提取器

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非稳散粒噪音相位依赖特性的实验研究 被引量：1

4

作者 郭旭进 黄涛 +1 位作者 肖连团 贾锁堂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期525-528,共4页

为了抑制相位调制引起的散粒噪音,实验研究了通过调制二极管激光器输出光强度,使用相位解调技术得到的不同解调相位下非稳散粒噪音的功率谱.在最小散粒噪音处,得到了相比于无调制情况下的散粒噪音减小3dB的灵敏测量结果·实验结果表... 为了抑制相位调制引起的散粒噪音,实验研究了通过调制二极管激光器输出光强度,使用相位解调技术得到的不同解调相位下非稳散粒噪音的功率谱.在最小散粒噪音处,得到了相比于无调制情况下的散粒噪音减小3dB的灵敏测量结果·实验结果表明,选择合适的调制相位可以在一定程度上抑制散粒噪音·研究结果与理论分析一致· 展开更多

关键词 量子光学 非稳散粒噪音 傅里叶变换 相位依赖特性 强度调制

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共轴双脉冲激光诱导击穿光谱等离子体辐射信号的增强机制 被引量：3

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作者 赵芸怡 宋震 +5 位作者 王俊霄 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期2029-2039,共11页

双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和... 双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和二维轴对称流体动力学的理论模型,并用它模拟了单脉冲LIBS和共轴双脉冲DP-LIBS激发条件下激光烧蚀铝镁合金产生等离子体及其辐照度的时空演化过程,对比了不同脉冲间隔下谱线强度的增强效果,分析了等离子体温度、各类粒子数密度的空间分布结构以及等离子体的屏蔽效应,并由此阐释了DP-LIBS的光谱信号增强机制。结果表明,共轴DP-LIBS诱导等离子体辐射信号的增强主要源于第二束激光增加了粒子数密度和等离子体温度,而等离子体的屏蔽效应主要出现在靶材表面的羽流层。这一研究为DP-LIBS实验研究和信号增强溯源提供了重要的理论基础,也能够帮助科研人员快速准确地优化DP-LIBS实验装置参数。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体 辐射流体动力学模型 双脉冲激光诱导击穿光谱 激光烧蚀 信号增强机制

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苯并(a)芘诱导的肺细胞癌变过程中时间异质性的拉曼光谱分析

6

作者 周海涛 姚伟 +6 位作者 崔曹哲 周晓彤 梁喜龙 秦成兵 肖连团 武志芳 李思进 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1458-1470,共13页

目的肺癌在生物学特性、基因组变异、增殖速度及化疗响应方面的时间异质性,构成了对有效治疗的显著阻碍。肺癌时间异质性的复杂性,结合其空间异质性,为研究带来了极大挑战。本文将为肺癌研究开辟新的方向,有助于更深入地理解肺癌的时间... 目的肺癌在生物学特性、基因组变异、增殖速度及化疗响应方面的时间异质性,构成了对有效治疗的显著阻碍。肺癌时间异质性的复杂性,结合其空间异质性,为研究带来了极大挑战。本文将为肺癌研究开辟新的方向,有助于更深入地理解肺癌的时间异质性,从而提升对肺癌的治疗成功率。方法应用拉曼光谱显微技术作为监测肺癌细胞生物分子组成实时变化的有力工具,揭示了疾病的时间异质性。通过拉曼光谱与多元统计分析的结合,对苯并(a)芘处理后人类肺上皮细胞的生物分子变化进行了细致观察。结果随时间推移,核酸、脂质、蛋白质及类胡萝卜素含量呈现下降趋势,而葡萄糖浓度上升。这些变化模式暗示,苯并(a)芘可导致遗传物质结构损伤、促进脂质过氧化、干扰蛋白质代谢、降低类胡萝卜素生成,并改变葡萄糖代谢路径。运用拉曼光谱技术,以实时、无侵入性、非破坏性的方式监控肺癌细胞内的生物分子动态,进而阐明其关键分子特性。结论本项研究深化了对肺癌演进的认识,并为发展个性化治疗策略提供支持,助力提升患者的临床治疗效果。 展开更多

关键词 时间异质性 肺癌 拉曼光谱 多元统计分析 苯并(a)芘暴露

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六角GaM(M=S/Se/Te)的电子结构和力学性质的第一性原理计算

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作者 路羽茜 张鑫 李世娜 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期5134-5140,共7页

依据密度泛函理论(DFT)对层状六角P63/mmc结构的GaM(M=S/Se/Te)进行电子结构与弹性力学特性的模拟研究。优化后的P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te)的晶格,与实验结果相吻合。采用HSE06泛函得到的带隙值比PBE得到的与实验值更接近。应变能-应变(E... 依据密度泛函理论(DFT)对层状六角P63/mmc结构的GaM(M=S/Se/Te)进行电子结构与弹性力学特性的模拟研究。优化后的P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te)的晶格,与实验结果相吻合。采用HSE06泛函得到的带隙值比PBE得到的与实验值更接近。应变能-应变(E-S)和应力-应变(S-S)两种方法得到的P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te)的单晶弹性常数都符合弹性力学稳定性准则。在更接近文献值的应力-应变(S-S)法基础上,对3种材料的多晶弹性模量等力学特性进行了后续分析。泊松比和B/G值表明,P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te)显现出脆性。各向异性因子、杨氏模量E、剪切模量G及线性压缩系数β的三维立体图分别展示了材料的弹性各向异性程度。在零温零压下,P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te)在[100]方向上的第一横向声速最大,在[001]方向上两个横波TA1和TA2的速度最慢。 展开更多

关键词 密度泛函理论 六角P63/mmc-GaM(M=S/Se/Te) 电子结构 力学性质 各向异性

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飞秒光孤波传输系统中自频移的抑制 被引量：1

8

作者 田慧平 王涛 +1 位作者 李仲豪 周国生 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第0Z2期75-78,共4页

研究了飞秒光泳冲在光纤中传输时自频移的抑制问题；获得了在带宽限制放大器和非线性增益共同作用下脉宽与频移不随距离变化的近似稳态解。利用线性菌定性分析，获得了该菌态解的线性菌定条件。最后数值模拟了该稳态解在光纤系统中的传... 研究了飞秒光泳冲在光纤中传输时自频移的抑制问题；获得了在带宽限制放大器和非线性增益共同作用下脉宽与频移不随距离变化的近似稳态解。利用线性菌定性分析，获得了该菌态解的线性菌定条件。最后数值模拟了该稳态解在光纤系统中的传输，结果表明该菌态解在光纤系统中可稳定传输，喇曼自频移效应得到了较好的抑制。 展开更多

关键词 飞秒光脉冲 自频移 抑制 光纤通信 飞秒光孤波传输系统 近似稳态解 线性稳定性分析 光纤系统

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LIBS-XRF联用多光谱煤质分析仪的研制与应用(特邀) 被引量：8

9

作者 田志辉 王树青 +8 位作者 张雷 张培华 叶泽甫 朱竹军 董磊 马维光 尹王保 肖连团 贾锁堂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期136-147,共12页

基于提出的激光诱导击穿光谱(LIBS)和X射线荧光光谱(XRF)的联用多光谱方法,设计了一种基于软件控制的煤质快速分析仪,该分析仪包括LIBS分析模块、XRF分析模块、送样模块、控制模块和操作软件。该仪器不仅发挥了LIBS全元素分析的长处,还... 基于提出的激光诱导击穿光谱(LIBS)和X射线荧光光谱(XRF)的联用多光谱方法,设计了一种基于软件控制的煤质快速分析仪,该分析仪包括LIBS分析模块、XRF分析模块、送样模块、控制模块和操作软件。该仪器不仅发挥了LIBS全元素分析的长处,还继承了XRF高稳定分析的优点,可用于发电厂对压制煤饼进行快速连续的检测。此外,基于偏最小二乘回归方法对数百个煤样进行了光谱分析建模,并完成了工业测试与性能评价。评估结果表明,所建发热量、灰分、挥发分和硫分定标模型的R2分别为0.973、0.986、0.977、0.979,平均绝对误差分别为0.60 MJ/kg、1.24%、0.18%、0.19%,工业分析的平均SD分别为0.11%、0.49%、0.15%、0.09%。模型结果表现出不错的准确度和良好的稳定性,对所有煤炭工业指标的测量重复性均达到甚至优于国标要求。同时,实测结果表明,该仪器对煤炭发热量、灰分、挥发分、硫分的平均绝对误差分别为0.385 MJ/kg、0.830%、0.496%、0.230%,单次样品检测约需5.5 min,能够满足工业现场的实际需求,为煤炭性质的前瞻性预测开辟了道路。 展开更多

关键词 激光诱导击穿光谱 X射线荧光光谱 联用多光谱 高重复性测量 工业设计 煤质分析

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NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测 被引量：6

10

作者 宋健超 张雷 +2 位作者 马维光 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期1880-1889,共10页

实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的... 实时获知煤炭发热量对于及时调整电站锅炉风粉配比和提高煤炭燃烧效率具有重要意义,为了实现电力生产中发热量的稳定快速检测,提出了一种近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy, NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence, XRF)联用的煤炭发热量高稳定检测方法,它结合了NIRS能高稳定检测煤中与发热量正相关的有机基团的优势与XRF能高稳定检测与发热量负相关的成灰元素的特点,大大提高了对煤炭发热量的测量重复性。在光谱预处理中,先将两套光谱融合作为偏最小二乘回归的输入变量进行全谱初步建模,依据回归系数选择NIRS光谱中的有效波段,再将它与XRF光谱中的成灰元素谱线一并融合进行归一化处理。建模时将预处理后的融合光谱数据作为输入变量,利用偏最小二乘回归对煤炭发热量进行建模。实验结果表明,NIRS-XRF联用方法对定标集煤样发热量预测的线性相关度系数(R^(2))为0.995,对验证集煤样发热量预测的最小均方根误差、平均相对误差和标准偏差分别为0.24 MJ/kg,0.61%和0.05 MJ/kg,测量重复性满足小于0.12 MJ/kg的国家标准。NIRS-XRF联用的煤炭发热量高稳定检测方法有望推广应用于火力发电、煤化工、冶金、水泥和焦化等“高碳”行业,助力我国按期实现碳中和目标。 展开更多

关键词 近红外光谱 X射线荧光光谱 光谱融合 煤炭发热量 高稳定检测

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基于波长调制光谱技术的多组分气体遥测系统(特邀) 被引量：5

11

作者 蒋源 郑睿健 +4 位作者 续新科 任隆样 赵刚 赵延霆 马维光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期188-197,共10页

为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、... 为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。 展开更多

关键词 光谱学 痕量气体检测 多组分气体 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱技术 气体遥测

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高功率连续波单频589 nm金刚石钠导星激光器研究(特邀) 被引量：2

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作者 尤崴 杨学宗 +5 位作者 孙玉祥 李牧野 姜华卫 陈迪俊 陈卫标 冯衍 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期10-19,共10页

面向天文观测等领域对高功率单频589 nm钠导星激光器的应用需求,通过金刚石拉曼谐振及腔内倍频技术结合1018 nm掺镱光纤激光技术,实现了最高功率16.5 W的连续波单频589 nm钠导星激光器研制。建立外腔拉曼振荡及腔内倍频理论,详细分析谐... 面向天文观测等领域对高功率单频589 nm钠导星激光器的应用需求,通过金刚石拉曼谐振及腔内倍频技术结合1018 nm掺镱光纤激光技术,实现了最高功率16.5 W的连续波单频589 nm钠导星激光器研制。建立外腔拉曼振荡及腔内倍频理论,详细分析谐振腔输出耦合率和倍频晶体相位匹配条件对输出激光功率的影响。激光光谱宽度为16 MHz,光束质量因子为1.05,光光转化效率为20%。 展开更多

关键词 固体激光器 单纵模激光器 金刚石 钠导星激光器 二次谐波产生

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基于NICE-OHMS技术进行大气压气样直接检测的理论分析 被引量：1

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作者 周月婷 赵刚 +8 位作者 刘建鑫 郭松杰 马维光 薛书杭 董磊 张雷 尹王保 肖连团 贾锁堂 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期706-711,共6页

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-O... 噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)是目前世界上最灵敏的激光吸收光谱技术,其在低压环境中具有极高的探测灵敏度。然而当测量样品处于大气压时,NICE-OHMS系统的探测灵敏度会大幅下降。主要原因之一是大气压下获取最大NICE-OHMS信号幅度的条件与低气压下不同。通过对大气压NICE-OHMS理论进行分析,分析了影响信号幅度的参数,并通过数值模拟来寻找最佳的实验条件。本文着重讨论影响信号的主要参数包括光学腔腔长L,调制系数β,探测相位θ。其中,由于在NICE-OHMS中使用DeVoe-Brewer技术将调制频率ν_m锁定到Fabry-Parot(FP)腔的自由光谱区(FSR)。因此FP腔的腔长决定了ν_m,同时还作用于信号幅度S■。模拟结果显示,当腔长增大时,由于ν_m随之减小,载波和边带的光谱成分相互重叠部分增大,因此线型函数的幅度逐渐减小。而吸收信号幅度随着腔长的增加而逐渐增加,色散信号幅度先增大后减小,并且在腔长等于8 cm时达到最大值。调制系数β会影响频率调制后激光载波和边带的幅度大小,并且影响信号线型。随着腔长的增加,最大信号幅度对应的β值也随之增加。在相同腔长下,色散信号的最佳β值小于吸收信号,更容易使用电光调制器实现。最后分析了参数的可实现性,分析了不同种类激光器的频率调谐能力,压电陶瓷的扫描宽度等。以乙炔气体为例,大气压下NICE-OHMS的谱线半宽达到~3 GHz,而光谱覆盖范围大于10 GHz。分布反馈式半导体激光器(DFB)与外腔二极管激光器(ECDL)的频率调谐范围可以达到30 GHz以上,但是由于激光线宽宽,得到的PDH锁定性能欠佳。回音壁模式激光器(WGM)和掺饵光纤激光器(EDFL)线宽为百Hz量级,是目前高灵敏NICE-OHMS系统中常用的光源。但是WGM目前可以实现了5 GHz的激光频率调谐范围,而EDFL的外部电压可控制的调谐范围仅为3 GHz。使用精细度为55000的腔进行模拟,调制系数β=1,腔长大于8 cm时,可使用WGM激光器实现,腔长大于25 cm时,可以使用EDFL激光器实现。而对于在设计光学腔中常用的伸缩长度为25μm的PZT,随着腔长的增加,对应的腔模频移范围逐渐减小,在腔长为典型的40 cm时,扫描范围大于12 GHz。 展开更多

关键词 NICE-OHMS 大气压样品 理论模拟 数值分析 Fabry-Perot腔

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一维驻波场增强的里德堡原子微波测量 被引量：1

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作者 李可 田建飞 +2 位作者 张好 景明勇 张临杰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期252-260,共9页

研究了基于里德堡原子电磁诱导透明效应的耦合光一维驻波场增强的微波电场传感。利用模式匹配反射光场,在高增透镀膜的铯原子气室中形成了里德堡原子三能级体系中耦合光的一维驻波场,并在此基础上进行了幅度调制微波电场测量。实验结果... 研究了基于里德堡原子电磁诱导透明效应的耦合光一维驻波场增强的微波电场传感。利用模式匹配反射光场,在高增透镀膜的铯原子气室中形成了里德堡原子三能级体系中耦合光的一维驻波场,并在此基础上进行了幅度调制微波电场测量。实验结果表明,在不额外增加耦合光激光器输出功率的情况下,一维耦合光驻波场导致了耦合光功率的相干增强,电磁诱导透明光谱强度和线宽都显著增加。详细比较了一维驻波场增强与直接增加耦合光功率在测量不同功率微波时的表现,结果表明在较低微波功率下一维驻波场增强测量微波频率信噪比提升约4 dB,瞬时带宽增加1.38倍,同时频率响应曲线更为平坦;在较高微波功率条件下,无驻波场存在的微波响应曲线呈现出明显的双峰形态,而一维驻波场的形成可有效消除双峰特征,表现为平坦响应特征。研究结果对实现低功耗、频率响应曲线平坦、自校准微波电场测量传感器具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 里德堡原子 一维驻波场 电磁诱导透明光谱 微波电场测量 阶梯型三能级系统

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基于锤状石英音叉的光声光谱痕量气体高灵敏检测 被引量：2

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作者 陈争 孙波 +1 位作者 董磊 武红鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期268-277,共10页

针对传统商用音叉存在的共振频率高、振臂间距窄等问题,利用COMSOL有限元分析软件构建音叉理论模型,确定了音叉的共振频率及品质因数等核心电学参数与音叉几何尺寸之间的相关特性,进而通过控制音叉振臂形状、长度等几何特性,设计制备了... 针对传统商用音叉存在的共振频率高、振臂间距窄等问题,利用COMSOL有限元分析软件构建音叉理论模型,确定了音叉的共振频率及品质因数等核心电学参数与音叉几何尺寸之间的相关特性,进而通过控制音叉振臂形状、长度等几何特性,设计制备了具有振臂间距宽、共振频率低且品质因数高等特性的锤状异型音叉。在将音叉外表面设置为硬声场边界条件且将音叉基座设置为固定约束条件的情况下,对锤状异型定制音叉的关键参数进行了理论计算及实验测定。结果显示,与传统商用音叉相比,异型音叉在振臂间距扩大近3倍的情况下,其共振频率和品质因数两项音叉核心电学参数分别优化了62%和14%。为验证锤状异型定制音叉在光声光谱气体传感技术中的性能,基于该定制音叉搭建了乙炔石英增强光声光谱传感器。在对激光调制深度、微型声学谐振腔腔长、谐振腔装配位置等多项参数优化后,乙炔传感器在300 ms积分时间及常温常压条件下获得的检测极限相比基于传统商用音叉搭建的传感器提升了近一个数量级,达到了282×10^(-9),归一化噪声等效吸收系数可达3.84×10^(-9)cm^(-1)W/√Hz。 展开更多

关键词 光声光谱 石英增强光声光谱 定制音叉 锤状振臂 乙炔 气体传感器

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基于复合凹槽的光栅型红外线吸收器 被引量：2

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作者 陈曦 薛文瑞 +1 位作者 赵晨 李昌勇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期87-91,97,共6页

设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理,以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明,对于入射的不同波长的红外线,这种吸收器会形成不... 设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理,以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明,对于入射的不同波长的红外线,这种吸收器会形成不同的光学谐振腔,能够在较宽的波长范围内对红外线形成强烈的吸收.在采用优化参数的条件下,在18~70μm的波长范围和0~80°的入射角范围内,这种吸收器具有良好的吸收效果.文章的研究工作给光栅型红外线吸收器的设计、制作和应用提供了理论基础. 展开更多

关键词 吸收器 光栅 频域有限差分法 红外 表面等离子

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基于2μm激光二极管和Herriott多光程吸收池的高灵敏二氧化碳气体传感器(特邀) 被引量：3

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作者 王成龙 谢嘉保 +6 位作者 庄若彬 林灏杨 林乐晴 崔茹悦 武红鹏 郑华丹 董磊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期70-79,共10页

为了提高二氧化碳气体检测系统的测量空间分辨率并减小系统体积,设计了一种基于2μm激光二极管和Herriott多光程吸收池的高灵敏二氧化碳气体传感器。设计并加工了有效光程为2.6 m的Herriott池来进行光路折叠。使用中心波长为2μm的激光... 为了提高二氧化碳气体检测系统的测量空间分辨率并减小系统体积,设计了一种基于2μm激光二极管和Herriott多光程吸收池的高灵敏二氧化碳气体传感器。设计并加工了有效光程为2.6 m的Herriott池来进行光路折叠。使用中心波长为2μm的激光二极管,覆盖二氧化碳分子在4989.9 cm^(-1)处的较强吸收线。采用波长调制技术减小系统的噪声。此外,为系统加载Kalman滤波技术来进一步提高探测灵敏度。实验结果表明,采用该传感器,系统的探测极限在1 s的积分时间下可达到0.18×10^(-6),而经过自编程实时Kalman滤波后探测极限可达到0.13×10^(-6),提高了27%。采用该传感器对室内二氧化碳浓度进行长达8 h的连续监测,并在暨南大学理工学院楼顶进行了24 h的二氧化碳浓度监测,证明了仪器的稳定性。 展开更多

关键词 光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱技术 多光程池 Herriott池 二氧化碳传感器

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微型多通池的设计及研究进展 被引量：1

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作者 胡勇勇 崔茹悦 +1 位作者 武红鹏 董磊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期608-616,共9页

多通池(MPC)作为可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的核心器件,用于增加探测光束与待测气体样品之间的相互作用距离,从而提高探测灵敏度。近年来,随着激光光谱传感器对小型化、便携性的需求逐渐增加,小体积且长光程的多通池成为当前... 多通池(MPC)作为可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的核心器件,用于增加探测光束与待测气体样品之间的相互作用距离,从而提高探测灵敏度。近年来,随着激光光谱传感器对小型化、便携性的需求逐渐增加,小体积且长光程的多通池成为当前的研究热点。对当前主流发展的多通池设计原理和应用研究进行了综述,首先介绍了目前国际上常用的赫里奥特多通池理论计算模型和基于球面镜像差理论的双球面镜多通池计算模型,进而讨论了基于微型多通池和可调谐半导体激光的吸收光谱传感系统的搭建,以及小体积、长光程多通池的性能优势,最后展望了微型多通池的发展方向与应用前景。 展开更多

关键词 光谱学 多通池 可调谐半导体激光吸收光谱 痕量气体检测

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光热治疗在口腔鳞状细胞癌治疗中的研究进展 被引量：1

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作者 赵卓平 辛鹏飞 +3 位作者 高阳 张彩凤 张宽收 刘青梅 《国际口腔医学杂志》 CAS CSCD 2022年第4期462-470,共9页

目前,对于口腔鳞状细胞癌(OSCC)临床应用和研究较多的治疗手段主要包括手术、放射治疗、化学治疗、传统热疗、基因疗法、免疫疗法和光动力疗法(PDT)等,但治疗效果有限并伴有不同程度的不良反应。光热治疗(PTT)是一种新型的治疗方法,通... 目前,对于口腔鳞状细胞癌(OSCC)临床应用和研究较多的治疗手段主要包括手术、放射治疗、化学治疗、传统热疗、基因疗法、免疫疗法和光动力疗法(PDT)等,但治疗效果有限并伴有不同程度的不良反应。光热治疗(PTT)是一种新型的治疗方法,通过光热效应选择性杀伤癌细胞,具有较高的安全性。近红外光(NIR)具有良好的组织穿透性,光热转换剂(PTCA)具有可修饰性和选择性,它们是光热治疗的两大要素。通过构建纳米载体平台,PTT可协同增强其他治疗手段的疗效并降低不良反应。本文对OSCC的治疗现状、PTT的光热转换原理及在OSCC的治疗等方面进行综述,旨在为PTT在OSCC中的治疗提供理论依据。 展开更多

关键词 口腔鳞状细胞癌 光热治疗 光热效应 近红外光 光热转换剂

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MEMS红外探测器响应时间测量方法研究 被引量：1

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作者 张琛琛 毛海央 +3 位作者 白乐乐 熊继军 王玮冰 陈大鹏 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期619-625,共7页

传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器... 传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时,导致测试结果存在较大误差,所测响应时间为14.46ms。为解决这一问题,提出了一种以钛宝石激光器为辐射光源,利用声光调制器构建纳秒级激光脉冲,MEMS红外探测器响应激光脉冲的作用输出脉冲电信号,很好地规避了测量系统中设备工作耗时引入的时间参数,所测响应时间仅为3.13ms。由此可见,传统方法中斩波器工作耗时引入的时间误差甚至超过器件响应时间的300%,充分证明了此方法可以有效解决这一问题,进而为MEMS红外探测器以及其它光学探测器性能参数的测试与计量提供了一种新的方法。 展开更多

关键词 激光脉冲 MEMS红外探测器 响应时间 斩波器

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