生物细胞定量相位显微技术及相位恢复方法的新进展

相位显微技术,尤其是定量相位显微技术,能够非侵入、无损伤地实现相位体形态结构成像,从而在生物细胞结构分析、类别识别和动力学行为研究中有着极其重要的应用。根据相位显微成像光路特征对相位成像技术做了分类,对典型的同轴干涉和离轴干涉两类成像技术进行了特征评析,并且介绍了这两类技术中几种重要的相位恢复方法,对三维定量相位显微技术的最新研究现状也给予了简单介绍,最后展望了相位显微技术未来的发展趋势。     

基于空间光调制器的光学显微成像技术

空间光调制器(SLM)是一种对光波的光场分布进行调制的元件。它广泛应用于光信息处理、光束变换和输出显示等诸多应用领域。随着高分辨率空间光调制器在光学显微成像系统中的应用,大大提高了显微振幅和相位样品显微成像的分辨率和对比度,不仅能够实现各种传统的相位显微技术,而且能够灵活地以更复杂的相位调制方式实现新的显微成像。在光学显微系统中,SLM不仅用以控制样品照明光束,同时能作为空间傅里叶滤波器用于成像光路,综述了SLM在光学显微系统中的多种灵活应用。     

红细胞的几种光学近似模型及其光信息分布特征

根据红细胞(RBC),最佳地选择了球、核式和盘式光学模型,应用光散射理论和光学虚拟仿真技术,分别研究了这3种模型下光散射幅值和相位的分布特征,发现红细胞的光散射全息信息,尤其是相位分布特征与真实细胞的形态密切相关,也就是说,由细胞的相位分布特征完全可以解析出其形态结构.因此,无需进行细胞的三维重建就可以直接由细胞的相位分布特征对细胞进行模式识别和分类检测.     

血液细胞光相位分布特征的虚拟仿真研究

为能够充分利用细胞光散射的全息信息,以更好地对生物细胞类别进行解构,根据血液细胞的光穿透特性,建立了血液细胞中红细胞(RBC)、白细胞(WBC)中粒细胞和非粒细胞的典型细胞光散射模型.借助于数字相位显微(DPM)技术的基本方法和实验条件参数,应用VirtualLabTM光学虚拟仿真实验系统.获得了血液细胞在光散射下的虚拟仿真相位分布和光强分布.针对所获得的相位和光强分布图谱进行了分布特征分析,发现了相位分布直接与细胞形态结构密切相关.该点可作为细胞类别分检的一个新的重要依据,该方法相对于3D重建方法来说计算量少、无需很多的边界条件.这种由细胞相位分布解构细胞形态的检测方法可为提升细胞检测技术和发展检测方法的研究提供一种新突破方向.     

相位调制对高Q光学微球腔谐振特性的影响

光学微腔由于其极高的品质因数(Q)特性而具有广泛的应用前景。该文根据光学微球腔与锥形光纤的耦合原理对光学微球腔的谐振特性进行了实验研究。通过实验研究了相位调制参数对光学微球腔谐振深度的影响,并获得了相位调制电压和调制频率与光学微球腔谐振深度变化的关系。实验结果表明,相位调制参数的变化,对光学微球腔的谐振特性——谐振深度,有一定影响,在应用中根据需要选择合适的相位调制参数。     

相位调制对高Q光学微球腔谐振特性的影响

光学微腔由于其极高的品质因数(Q)特性而具有广泛的应用前景。该文根据光学微球腔与锥形光纤的耦合原理对光学微球腔的谐振特性进行了实验研究。通过实验研究了相位调制参数对光学微球腔谐振深度的影响,并获得了相位调制电压和调制频率与光学微球腔谐振深度变化的关系。实验结果表明,相位调制参数的变化,对光学微球腔的谐振特性——谐振深度,有一定影响,在应用中根据需要选择合适的相位调制参数。     

基于光学显微视觉的精密定位测量综述（特邀）

精密定位测量旨在针对微动目标实现微纳米精度的定位与小尺度操纵,其作为一种重要的测量技术,在工业生产、半导体制造等高端装备领域得到广泛应用。与其他测量方法不同,光学显微视觉测量技术因具备交互性强、扩展性强的特征而广泛应用于精密测量中。对基于光学显微视觉的精密定位测量技术进行分析与综述。首先,介绍光学显微视觉系统的成像模型与工作原理。其次,根据是否基于标靶图案的特征,对显微定位测量算法进行分类;同时,根据标靶图案的周期特征进行进一步的分类与探究,讨论其在不同标靶图案下的性能指标。最后,总结光学显微视觉定位测量方法在不同领域的应用与前景。该综述旨在为研究人员提供关于光学显微视觉精密定位测量技术的发展状态与趋势,促进微纳尺度定位测量技术的发展。     

基于光强传输方程的非干涉相位恢复与定量相位显微成像:文献综述与最新进展

相位恢复与定量相位成像是光学测量与成像技术领域的一个重要课题。传统干涉测量法依赖高度相干光源的干涉叠加,干涉装置复杂,测量环境要求苛刻,引入的散斑噪声极大地限制了传统干涉测量法在显微成像领域的应用。光强传输方程(TIE)作为最具代表性的相位恢复方法之一,为定量相位成像提供了一种新的非干涉手段。近些年来,该方法在国内外得到广泛研究与关注,发展迅速,成果显著,在自适应光学、X射线衍射光学、电子显微学、光学显微成像等领域展现了巨大的应用潜力。从光强传输方程的基本原理、方程求解、光强轴向微分的差分估计、部分相干成像与光场成像等几方面综述了光强传输方程在光学成像领域,特别是定量相位显微成像领域的研究现状与最新进展,并针对现存问题以及今后的研究方向提出了建议。     

随机偏振光学加密算法的加密及解密特性分析

为了阐明随机偏振模板在光学加密系统中的作用,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,进行了在双随机偏振光学加密系统中偏振模板的特性参量对系统加密效果及解密误差的影响的理论和仿真分析;对比了随机相位模板和随机偏振模板对光学加密系统加密效果及解密误差的不同影响。结果表明,加密方面,采用随机偏振模板或随机相位模板均能生成平稳白噪声分布的密文,但是偏振模板有两个构造参量,密钥空间更大;解密方面,系统对相位模板以及偏振模板中不同参量的解密敏感性有一定差异,随机偏振加密具有更高的应用灵活性。该结果对理解相位及偏振编码光学加密系统的本质属性及设计安全性更高的光学加密系统有一定的帮助。     

Ⅰ类非共线SPDC光谱分布数值模拟及实验研究

针对近些年发展的相关光子定标方法在光学计量方面的应用需求,在理论上分析了Ⅰ类非共线自发参量下转换(SPDC)光谱的分布,并考虑完全相位匹配和相位失配两种情况下,355nm连续激光光源泵浦Ⅰ类非共线BBO晶体产生自发参量下转换信号光的分布曲线。数值模拟结果表明,这两种情况下,Ⅰ类非共线SPDC产生的光谱分布一致。最后设计了SPDC光谱分布测量实验,实验表明,Ⅰ类非共线SPDC光谱分布与数值模拟结果相同。     

两种相位共轭技术对光纤中超短光脉冲传输失真的补偿比较

通过理论分析和数值计算,比较了时域相位共轭技术和频域相位共轭技术对光纤中由于色散和非线性引起的超短光脉冲传输失真的补偿效果。结果表明,在仅考虑群速度色散和自相位调制效应时,时域相位共轭技术与频域相位共轭技术的补偿效果一致;当需要考虑三阶色散时,频域相位共轭技术的补偿效果优于时域相位共轭技术;当需要考虑脉冲内拉曼散射时,时域相位共轭技术的补偿效果优于频域相位共轭技术;当上述四种效应同时考虑时,频域相位共轭技术的补偿效果略优于时域相位共轭技术。同时还对上述两种补偿技术的应用进行了讨论。     

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术研究现状

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱技术及散射式的扫描近场太赫兹光谱技术.这三种散射式的扫描近场光学显微技术在实现方式上有所不同,在近场指纹识别方面可以相互补充.该综述主要对三种近场超空间分辨指纹光谱技术的特点进行了深入地分析和比较,并且对这三种技术的研究现状及应用进行了总结.     

液相外延碲镉汞薄膜表面的结晶类缺陷分析

利用扫描电镜、能谱分析、光学轮廓仪以及金相显微镜等测试手段对液相外延碲镉汞薄膜表面缺陷的形貌、成分和断面进行了分析,并研究了不同种类表面缺陷的特征及来源。结果表明,液相外延碲镉汞薄膜表面上存在的结晶类缺陷往往尺寸较大或成片分布,对后续器件产生明显影响。通过分析其成因可以发现,母液均匀性的提升是减少该类缺陷和提高碲镉汞薄膜质量的关键。     

Transmission Performance Simulation Study Evaluation for High Speed Radio Over Fiber Communication Systems

Radio over fiber communication system technology modulation techniques are presented in this study in order to enhance the performance behavior of optical fiber communication systems. The proposed modulation techniques used to meet this aim mainly consist from a mixture of traditional modulation technologies. The proposed modulation technologies include merging modulation techniques such as pulse amplitude frequency modulation, quadrature amplitude frequency modulation, differential phase shift keying amplitude modulation, offset quadrature phase shift keying amplitude modulation and frequency phase modulation are applied on different optical communication system models. The different types of modulation techniques are illustrated and discriminated in current research paper that provides measured quantities details that namely received power, maximum Q-factor and minimum bit error rate regarding to simulation results. Optiwave Simulation Version 13 software is the basic tool which is used to study proposed models.

     

Monte Carlo simulation of light-tissue interaction: three-dimensional simulation for trans-illumination-based imaging of skin lesions

Three-dimensional, voxel-based, and wavelength-dependent skin lesion models are developed and simulated using Monte Carlo techniques. The optical geometry of the Nevoscope with trans-illumination is used in the simulations for characterizing the lesion thickness. Based on the correlation analysis between the lesion thickness and the diffuse reflectance, optical wavelengths are selected for multispectral imaging of skin lesions using the Nevoscope. Tissue optical properties reported by various researchers are compiled together to form a voxel library. Tissue models used in the simulations are developed using the voxel library which offers flexibility in updating the optical properties and adding new media types into the models independent of the Monte Carlo simulation code.     

IC failure analysis: techniques and tools for quality reliabilityimprovement

The role of failure analysis is discussed. Failure analysis techniques and tools, including electrical measurements, optical microscopy, thermal imaging analysis, electron beam techniques, light emission microscopy, ion beam techniques, and scanning probe microscopy, are reviewed. Opportunities for advances in the field of IC failure analysis are considered     

Performance Evaluation of Short Range Underwater Optical Wireless Communications for Different Ocean Water Types

This paper has presented our interesting in wireless underwater communications for different ocean water types. Recent interest in ocean exploration has brought about a desire for developing wireless communication techniques in this challenging environment. Due to its high attenuation in water, a radio frequency (RF) carrier is not the optimum choice. Acoustic techniques have made tremendous progress in establishing wireless underwater links, but they are ultimately limited in bandwidth. In traditional communication systems, constructing a link budget is often relatively straight forward. In the case of underwater optical systems the variations in the optical properties of ocean water lead to interesting problems when considering the feasibility and reliability of underwater optical links. The main focus of this paper is to construct an underwater link budget which includes the effects of scattering and absorption of realistic ocean water. As well as we have developed the underwater optical wireless communication systems to have shorter ranges, that can provide higher bandwidth (up to several hundred Mbit/s) communications by the assistant of exciting high brightness blue LED sources, and laser diodes suggest that high speed optical links can be viable for short range application. The received signal power, signal to noise ratio, bit error rate, transmitted signal bandwidth, and transmission bit rates are the major interesting parameters for different ocean water mediums as a criteria of the best signal transmission characteristics of short wireless optical communications over wide range of the affecting parameters.     

基于光学标测技术和MEA技术的植物电研究概述

植物电信号的研究进展很大程度上依赖于测量技术的发展。目前对于微电极等测量技术而言,多方面因素的限制使得同时测量2个以上细胞的电活动基本无法实现,因此对植物群体细胞电活动规律的研究进展较小。本文介绍了2种可以同时对植物群体细胞电活动进行测量并具有空间分辨率的测量技术-依赖于电压敏感染料的光学标测技术和微电极阵列技术。分别介绍了光学标测技术的测量原理、电压敏感染料的特性、系统构成、信号提取方法等内容,并列举了在植物细胞电信号测量方面的应用实例,概述了影响植物电信号光学标测的因素;阐述了微电极阵列技术的系统组成、阵列微电极的特征、测量依据及模型、影响测量的因素,并对阵列微电极在玉米幼根测量中的应用做了简要介绍。最后对这2种测量技术在植物电信号测量中存在的一些问题进行了讨论。     

Nanocrystal Shape Control: Synthesis and Structure–Property Correlation in Shape‐Controlled ZnO Nanoparticles Prepared by Chemical Vapor Synthesis and their Application in Dye‐Sensitized Solar Cells (Adv. Funct. Mater. 6/2009)

Here, the large scale synthesis of nanocrystalline ZnO spheres and tetrapods in the size range of 8–40 nm by chemical vapor synthesis using zinc metal as precursor is described. A detailed study of the effect of experimental parameters on the morphology and yield is presented. High‐resolution transmission electron microscopy images of the tetrapods show that they are formed by the self assembly of four nanorods in the vapor phase. The tetrapods have optical absorption coefficients that are one order of magnitude greater than the spheres and show intense UV luminescence whereas the spheres show only the green emission. The observed differences in the optical properties are related to the presence of surface defects present in the nanospheres. The tetrapods have increased efficiencies for application in dye sensitized solar cells when compared to spheres.     

影像稳定系统发展和趋势解析

画面不稳定往往是在移动拍摄时,肩扛或手持设备使镜头不稳定导致的,而频繁晃动的画面会给观看者带来疲劳、烦躁及反感的情绪。在图片摄影和影视创作中,为了能获得更稳定的拍摄效果,拍摄者往往需要运用影像稳定系统。因此,众多设备厂商研制了3种类型,4种不同方式的稳定系统。其中,斯坦尼康和三轴云台稳定器属于物理稳定;镜头防抖、机身五轴防抖系统属于光学稳定;图像数字稳定系统属于电子稳定。这几类稳定系统各有特色,在众多的纪录片、影视剧中发挥着各自的特点,在未来的影视创作中,影像稳定系统将会发挥举足轻重的作用。