光子嫩肤术的作用机制

通过分析激光或非激光辅射的波长、曝光时间和曝光剂量等参数的物理意义，唯象地诠释了光子嫩肤术的作用机制．指出光子嫩肤是基于光辐射与皮肤组织间产生的光热解效应。     

光子嫩肤疗效评估方法探讨

本文分析光子嫩肤的基本原理以及常用光老化皮肤疗效评估方法,提出一种基于激光光谱技术的光子嫩肤疗效评估方法。在皮肤颜色的定量测量中,颜色三刺激值是基于反射光谱获得的,而与反射光谱相比,荧光发射光谱可以反映皮肤组织更深层结构的信息。采用反射-荧光光谱技术,加上特定的计算机软件获得光子嫩肤前后皮肤颜色三刺激值,再结合荧光发射光谱,共同判定疗效,可望为光子嫩肤提供一种客观、科学、准确的疗效评估方法。     

激光辐照下组织光热响应的实时监测研究

激光治疗的研究和临床应用缺少有效反馈指导,导致治疗效果高度不稳定,针对这一问题提出激光辐照与扫频光学相干层析成像(OCT)系统整合以实现组织光热作用过程中的实时监测。利用OCT的M模式成像,采集激光照射过程中皮肤样品同一位置随时间变化的干涉光谱信号,测量信号深度分辨复反射率,通过其幅度和相位变化分析来探测热效应诱导组织变形过程中光散射中心位置和轴向位移的变化,并基于OCT散射模型获取组织在激光辐照过程中光衰减系数变化信息,从而实时监测热损伤边界和损伤程度的演变。实验结果显示在一定的激光功率辐射下,随着激光作用时间的增长,组织出现热凝固坏死,热损伤边界单调下移,伴随损伤加重组织光衰减系数非线性增加。通过与光学显微、组织染色切片检测的对比分析进一步验证了该技术应用于精确监测和指导光热治疗的可行性。     

采用单片机技术的强光光子嫩肤机的研制

论述了一种利用单片机技术实现强光光子嫩肤机控制系统的研制结果。该系统包括由高分辨率触摸屏及彩色液晶显示器构成的人机交互界面,多脉冲强光电源的控制系统以及工作状态的监测和报警系统。研制结果显示：在强光光谱,脉冲形式,出光能量等方面达到了预期目标。经反复测试,该光子嫩肤机在整机性能的稳定性、可靠性以及光头出光能量的均匀性、稳定性方面可以达到光子嫩肤治疗的要求,满足医疗美容的使用要求。     

鲜红斑痣数值计算模型的构建及其蒙特卡罗模拟

基于人体皮肤的组织结构以及鲜红斑痣(PWS)皮肤的病理特征,光在皮肤组织中的传输特性以及皮肤各层的组织光学参数,建立了一种具有多层组织结构的鲜红斑痣皮肤数值模拟计算模型,介绍了该模型中组织光学参数的确定方法.利用蒙特卡罗(MC)方法结合临床数据对模型进行了验汪,同时计算了光能量在PWS皮肤中随深度的分布,结果可为临床上如何选择最佳光剂量提供部分参考依据.利用本模型做进一步的详细完整的计算可以为光动力学治疗PWS提供理论支持.     

OCT无创检测技术的人体血糖平衡延迟时间研究

为了研究在人体血糖快速变化情况下,皮肤组织液糖浓度与血液(指血、静脉血)中血糖变化的延迟关系,采用光学相干层析技术,通过人体口服葡萄糖耐量测试和血糖钳夹实验,测量了随血糖变化的皮肤光衰减系数,并对人体血糖平衡延迟时间问题做了研究。为了避免由于延迟因素造成预测血糖值误差过大,选择700m ~800m以下皮肤深度的真皮网状层作为分析计算区域。结果表明,延迟时间一般随着皮肤区域深度的增加而缩短;在不同的皮肤深度区域,血糖平衡延迟时间存在一定的差异性。此研究有助于提高光学无创血糖检测的准确性和可靠性。     

近红外光谱技术在激光热疗监测中的应用研究

针对激光热疗中生物病变组织光学参数随温度变化的特点,将近红外光谱技术应用于激光诱导肿瘤间质热疗疗效监测,在线检测激光作用后生物病变组织的温度与光学参数的变化趋势,以此来对疗效进行评估。基于监测原理分析,设计实验系统,以肝癌小鼠皮下移植瘤为实验对象,研究不同激光功率和作用时间下,生物病变组织约化散射系数和温度的变化,并利用核磁共振成像技术对移植瘤术前、术后的影像进行对比。实验结果表明:病变组织的约化散射系数在激光热疗过程中呈上升趋势,起始阶段上升较快,达到一定数值后趋于稳定,整体变化趋势与温度变化趋势比较吻合,核磁影像对比也证实了治疗效果。因此,通过近红外光谱技术监测激光热疗中病变组织约化散射系数的变化可有助于指导临床激光热疗。     

激光雷达探测水体光学特征参数的方法分析

多次散射是影响激光雷达探测水体光学特征参数（包括吸收系数a,衰减系数c,漫射衰减系数K_d）的重要因素,而视场（field of view, FOV）是造成接收回波中多次散射比重差异的关键参数。研究基于Mclean-Walker海洋激光雷达模型,引入接收视场参数q_rcvr,分别针对船载、机载和星载平台激光雷达进行探测回波计算,假设其探测高度依次为10 m、300 m和7´10⁵ m,在接收视场变化情况下分析多次散射因子对反演水体光学特征参数的影响。结果表明,利用水体中激光散射回波反演水体光学特征参数的方法中,假定激光准直入射,q_rcvr与探测高度H是影响反演结果的直接因素,激光雷达衰减系数K_lidar的物理意义随之变化,当q_rcvr近似为0时K_lidar反演值为衰减系数c,随q_rcvr´H增大,K_lidar反演值逐渐接近于漫射衰减系数K_d。     

光子嫩肤仪和双波长美容激光仪联合治疗雀斑105例

目的:观察应用联合双波长多脉冲调Q激光治疗机和光子嫩肤仪治疗雀斑患者的临床效果.方法:自2004年12月～2007年8月应用双波长多脉冲调Q激光治疗机和光子嫩肤仪联合治疗105例雀斑患者,雀斑患者用光子嫩肤仪治疗一个疗程后,再以双波长美容机治疗光子嫩肤不能去除的雀斑和深层色素斑.结果:随访3～12个月,所有病例雀斑痊愈率为50%,有效率为100%,伴发其他面部皮损均有不同程度的改善.结论:两种仪器联合治疗面部雀斑患者,能清除70%雀斑,其他皮损也得到很好的改观.     

基本周期对一维复周期光子晶体禁带的影响

利用由传输矩阵法得到的一维光子晶体的反射率计算公式,针对具体的一维复周期全息光子晶体的周期结构,计算了光学厚度的改变以及折射率调制周期的改变对光子禁带结构的影响。结果表明,随着光学厚度对比的增大,禁带宽度增大,禁带中心的位置移向长波;随着折射率调制周期参数对比的变化,出现了两个禁带,随着折射率调制周期参数对比的增大,两个禁带之间距离增大,禁带分别移向短波和长波处,短波处禁带宽度减小。在设计光子晶体时,可以根据需要,通过改变光子晶体基本周期结构的参数来实现对光子带隙的控制。     

LD端面泵浦的高重频Nd:YAG激光器的热效应研究

在LD端面泵浦的高重频Nd：YAG激光器的光泵浦过程中产生的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素。从热传导方程入手,利用有限元法求得激光晶体中温度稳态分布的数值解,同时对其热透镜效应进行了计算分析,在此基础上运用传播圆一变换圆的图解分析法进行热稳腔的分离参数设计以补偿热透镜效应。该研究为进一步优化激光器设计,提高激光输出的稳定性奠定了基础。     

全光纤光学相干层析系统用于人造指纹的识别

目前商用指纹识别系统由于仅依赖于手指表面二 维图像的脊模式和细节特征进行识别,对人造 指纹有极大的安全漏洞。本文提出一种利用光学相干层析(OCT)技术识别 人造指纹的方法。在分析OCT系统原理及皮肤光学特性的基础上,使用研制的全光纤OCT系 统分别对 人体手指以及被商用指纹识别系统识别通过的人造指模进行成像,获得了二者的二维OCT图 像和对应的一 维信号,同时获得人造指模的三维OCT图像,通过对比分析二者深度方向 上的微结构信息 以及光学特性可以准确地识别出人造指模。实验结果表明,OCT技术不仅可以用于指纹的防 伪,有效地提高生物特征识别系统的安全性能,而且还具有用于指纹识别的潜力。     

活体移植肾脏的OCT光学监测新技术

肾脏移植是救治终末期肾病(ESRD,end-stage re nal disease)患者的最佳方法。缺血造成的急 性肾小管坏死(ATN,acute tubular necrosis)是导致受体移植肾脏功能延迟恢复(DGF,d elayed graft function)和肾脏移植失败的主要因素。目前还没有一种能够准确地判定供 体肾脏是否发生ATN的无损方法。光学相干层析成像术(OCT)是一种新兴的医学成像技 术,可以对生物组织微小结构进行实时无损高分辨率成像。本文对肾脏移植过程中的光学相 干成像评估活体移植肾脏活性的新方法和技术做一综述。     

激光非均匀性和内光路热效应对远场特性的影响

高功率高能激光在光束控制系统(或称为内光路)中的传输距离比长程大气传输要短得多，但高功率密度的激光束在通过内光路时的热效应对远场光束质量会有显著影响。采用自编的四维仿真程序，详细计算了沿x方向呈线性变化的环状高功率激光束通过内光路的传输。用像散参数、桶中功率(PIB)和峰值光强位置描述了远场光束质量。研究表明，内光路的热效应(热晕)使得光束的峰值光强和可聚焦能力下降，降低了远场的光束质量，初始光束的非均匀性会影响光束的可聚焦能力并引起像散。值得指出的是，热晕是一种非线性效应，会影响光强分布和引起远场峰值光强位置的移动，对此给出了物理诠释，并用数值计算证实了物理分析。     

脉冲激光二极管端面抽运固体激光器中晶体的热弛豫时间

在脉冲激光二极管(LD)端面抽运固体激光器中,存在热效应瞬态过程,即晶体的温度分布具有时变性,晶体温度的时变过程受到热弛豫时间的影响.从热传导方程出发,采用解析法和数值法分别对晶体降温过程中温度的时变性进行计算;采用有限元方法,对晶体热弛豫时间及其影响因素进行数值计算,分析了晶体直径、密度、热传导系数和比热等热物性参数对热弛豫时间的影响;采用流体流动换热理论,充分考虑了冷却水流温度和速度对晶体温度分布的影响.结果表明,通过调整晶体尺寸、冷却系统可以实现对热弛豫时间的控制.根据有限元软件ANSYS的计算结果,分析了晶体抽运端面上径向温度的时变分布,晶体边缘与中心的温差和光程差;初步计算了晶体热透镜不同径向位置处的焦距差.结果表明,晶体冷却过程中,不同径向位置与中心的温差和相对光程差具有时变性,晶体热透镜的聚焦特性也是随时间变化的.     

基于粒子群算法的激光位移传感器参量优化

为了提高激光三角测距精度、优化传感器设计过程中的光学参量,采用数学建模和计算机辅助分析的方法,解析了激光三角测距传感器中的关键参量与测量系统各指标的关系,并采用一种基于粒子群算法的参量优化方法,得到符合系统优化要求的光学参量,进行了理论分析和验证。结果表明,在进行参量设计时,各参量相互牵制;确定了粒子群搜索空间和约束;在灵敏度S_min达到2.2386mm时,系统分辨力可达到2.8μm,且其它各参量取值符合系统要求,同时优化效率大大提高。该优化方法算法简单、操作方便。     

大容差中波红外激光通信终端光学天线研制

为了降低激光通信光学系统公差要求,节省研制成本,减小大气散射对激光通信链路的影响,采用波长工作在大气窗口的中红外激光器作为激光通信光源,研制了与之匹配的中波红外激光通信终端光学系统。首先,利用激光通信能量链路传输方程,根据中波红外激光器光束参数和接收端探测器灵敏度,计算出光学天线口径、发散角等设计参数,并给出激光通信收发光学系统波像差要求。接着,利用ZEMAX软件进行了中红外激光通信收发光学系统的设计与公差分析,对两系统进行了加工、测试,完成了系统研制。测试结果显示,中红外激光通信发射光学天线光学传递函数与理论值最大偏离9.3%,接收光学系统波像差RMS为0.075λ (λ=4.7 μm),满足设计要求。结果表明:采用中红外激光作为激光通信光源可降低光学天线的加工装调难度。     

星载激光通信光学反射镜镜面热变形及其对光学系统影响的研究

在在轨运行的热环境条件下,星载激光通信端机光学反射镜镜面的热变形会对空地激光通信链路性能产生严重影响。本文利用有限元分析软件ANSYS建立了星上激光通信端机光学反射镜的有限元模型,并对镜体在压圈固定方式与压板固定方式下的热变形进行了仿真。利用ZEMAX光学仿真软件就镜面的变形对光学系统产生的影响进行了分析。仿真结果表明,反射镜面的热变形将导致传输光束扩展、波前畸变,这些影响会使探测器接收功率降低,从而恶化空地激光通信链路的性能。因此为了建立稳定高效的空地激光通信链路,必须在镜面材料选择、镜体应力释放方式、镜体大小选择等方面进行合理设计。     

基于光学相干层析散斑的流速测量方法

发展了一种基于光学相干层析(OCT)散斑的流速测量方法。与传统激光散斑信号相似,样品中某一点处OCT信号随时间的波动与该处散射颗粒的平均速度有一定的依赖关系。通过对OCT信号的滤波和解调,得到OCT散斑波动信号,再对该信号进行傅里叶变换,得到散斑信号的频谱分布,然后依据频谱分布中高低频分量比值(HLR)与流速间的定量关系,就能确定样品中的流速分布。基于OCT散斑强度信号而非相位信息的流速测量方法,实验研究了HLR与流速间的关系,并给出了毛细玻璃管模型的流速分布图像。     

激光辐照对红外探测器的损伤

根据红外探测器的结构特点和传热学理论,研究激光干扰机的激光器对探测器的损伤效果。以InSb探测器为例,设定入射激光从顶层辐照,结合各层之间热传导效应建立分层热模型。考虑激光在空间上的分布为高斯分布,给定初值和边界条件,利用Matlab偏微分工具箱进行建模仿真。重点研究了辐照距离、辐照时间和激光器功率等因素对探测器损伤效果的影响,给出了相应的仿真结果。当连续激光功率为50 W、距离为200 m、辐照时间为3 s时,对探测器的损伤效果主要是软损伤,受激光功率密度所限,未能造成永久性破坏。