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西安光机所建所60周年纪念暨创新发展大会

作者：赵曜林琳涵孙洪波清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京 100084

集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起，实现功能化集成，在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系，实现多材料体系的光电器... 详细信息

集成光子芯片是将激光光源、低损耗波导、调制器、探测器等多类光电器件结合在一起，实现功能化集成，在高速光通讯、量子信息处理、光学传感等领域有具有重要的应用。然而由于不同的光电器件基于不同材料体系，实现多材料体系的光电器件集成极其困难。传统的异质集成和单片集成方法难以同时解决定位精度不足、低拓展性、高损耗、低带宽等一系列问题。基于飞秒激光的双光子聚合技术具有高精度和高穿透的优势，可以实现多材料体系的片上微纳光学元件增材制造，具有极高的加工自由度。本文对片上光学元件的激光增材制造这一领域进行综述，探讨了光子引线键合和微空间光路元件两种技术路径，总结了现有技术的发展现状，并对未来的发展前景进行了展望。

关键词：集成光学增材制造飞秒激光双光子聚合混合集成光子引线键合微空间光路元件

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基于压缩感知的菲涅尔孔径编码无透镜成像(特邀)

基于压缩感知的菲涅尔孔径编码无透镜成像(特邀)

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西安光机所建所60周年纪念暨创新发展大会

作者：吴佳琛曹良才清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京 100084

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽，改善小尺寸像感器拼接成像质量，提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法.基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析，指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低.根据... 详细信息

为了降低菲涅尔孔径编码成像的传输带宽，改善小尺寸像感器拼接成像质量，提出菲涅尔孔径编码成像的压缩感知重建算法.基于压缩感知理论框架对部分采样的编码图像重建可行性进行分析，指出压缩感知重建误差随波带片常数缩小而降低.根据重建图像中孪生像和原始像在梯度域稀疏性的差异，引入全变差正则化实现抑制孪生像的效果.建立压缩感知理论框架下图像重建目标函数，利用交替方向乘子法进行求解.结合编码图像的能量分布和采样模式的可实现性，测试了矩形采样和辐射线采样两种模式，对不同采样数据量下重建图像质量进行分析.结果表明，辐射线采样模式相比矩形采样模式具有更高的图像采样效率，且仅通过7.3%的实验测量数据就可以获得质量良好的图像，为多块小尺寸像感器拼接成像提供了理论基础，有利于拓展编码掩膜无透镜成像的应用领域.

关键词：无透镜成像压缩感知菲涅尔波带片编码掩膜图像重建

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基于数字全息的血红细胞显微成像技术

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物理学报 2020年第16期69卷 77-92页

作者：张益溢吴佳琛郝然金尚忠曹良才中国计量大学光学与电子科技学院杭州310018 浙江省现代计量测试技术及仪器重点实验室杭州310018 精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系北京100084

数字全息显微成像有别于传统光学显微成像,可根据重建全息图获取细胞的生物学参数与形貌信息,是一种有效的非接触无损三维成像技术.随着像感器的发展与硬件计算能力的提升,数字全息显微成像技术在活体生物细胞检测尤其在血红细胞检测领... 详细信息

数字全息显微成像有别于传统光学显微成像,可根据重建全息图获取细胞的生物学参数与形貌信息,是一种有效的非接触无损三维成像技术.随着像感器的发展与硬件计算能力的提升,数字全息显微成像技术在活体生物细胞检测尤其在血红细胞检测领域取得了显著进展和突破.本文介绍了同轴、离轴以及光镊辅助离轴的数字全息显微技术,这些技术利用瑞利索末菲反向传播算法、清晰度量化算法、分水岭分割算法、数字重聚焦方法与热涨落方法等来实现血红细胞的形变、空间分布、三维体积信息的高精度提取,有助于糖尿病、心血管疾病、帕金森氏疾病等病理研究.数字全息显微成像技术实现了传统三维显微成像技术难以达到的实时性和定量化检测,由于独有的非接触、无损性特点,在细胞成像领域应用前景广阔.

关键词：数字全息显微成像细胞成像数字重聚焦

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共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像

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中国激光 2021年第16期48卷 125-131页

作者：张智敏黄宇然刘少聪匡翠方曹良才刘勇韩于冰郝翔刘旭浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学宁波研究院浙江宁波315100 山西大学极端光学协同创新中心山西太原030006 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 上海电力学院上海200090

本文提出了一种共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像方法,利用单个空间光调制器(SLM)同时产生两个相位灰度图,对入射激光的水平偏振分量和垂直偏振分量同时进行调制,使得最终的会聚光场由错开的高斯实心光斑和空心光斑组成。在样品面上... 详细信息

本文提出了一种共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像方法,利用单个空间光调制器(SLM)同时产生两个相位灰度图,对入射激光的水平偏振分量和垂直偏振分量同时进行调制,使得最终的会聚光场由错开的高斯实心光斑和空心光斑组成。在样品面上,利用错开的实心光斑和空心光斑同时对样品进行扫描,与此同时在探测端利用两个探测器同时收集错开光斑所激发的荧光信号,采用荧光辐射差分(FED)方法对采集的图像进行处理,就可以实现对样品的快速超分辨成像。与传统的并行荧光辐射差分超分辨显微术相比,本方法在保留了将成像速度提高一倍的优势的同时克服了非共路并行系统中不同器件引入的噪声、漂移对图像质量的影响,并简化了光路。实验结果表明所提共路并行荧光辐射差分超分辨显微成像方法具有良好的超衍射极限成像能力。

关键词：显微荧光显微镜快速超分辨成像荧光辐射差分技术共路并行探测

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原子干涉陀螺仪研究现状及分析

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导航与控制 2022年第5期21卷 19-32页

作者：孟至欣颜培强王圣哲冯焱颖清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京航天控制仪器研究所北京100039

自1991年实验演示以来,利用中性原子的物质波干涉进行惯性传感逐渐成为量子精密测量领域的研究热点。其中,光脉冲原子干涉仪在转动角速率测量方面展示了成为超高灵敏度传感器的潜力,在高精度惯性导航、基础物理学和地球物理学研究等领... 详细信息

自1991年实验演示以来,利用中性原子的物质波干涉进行惯性传感逐渐成为量子精密测量领域的研究热点。其中,光脉冲原子干涉仪在转动角速率测量方面展示了成为超高灵敏度传感器的潜力,在高精度惯性导航、基础物理学和地球物理学研究等领域具有广阔的应用前景。光脉冲原子干涉陀螺仪历经了第一代原理验证与第二代高性能实验室演示的发展,正处于从实验室向工程应用转化的重要阶段。从原子干涉陀螺仪的测量原理出发,对已有的原子干涉陀螺仪进行了分类介绍,并对近年来制约原子干涉陀螺仪动态环境应用的提高数据更新率、带宽和动态范围等问题的研究现状进行了分析和讨论。

关键词：原子干涉原子干涉陀螺仪受激Raman跃迁惯性导航

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Paternò-Büchi(PB)反应与串联质谱结合实现不饱和脂质精确结构解析

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分析测试学报 2020年第1期39卷 19-27页

作者：马潇潇胡清源瑕瑜清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 清华大学化学系北京100084

脂质在一系列关键生命过程中发挥着重要作用。结构决定功能,因此脂质结构解析与功能研究一直受到研究者的关注。尽管质谱已成为脂质分析的最常用技术之一,但脂质的精细结构解析仍面临诸多挑战。为解决上述问题,将Paternò-Büch... 详细信息

脂质在一系列关键生命过程中发挥着重要作用。结构决定功能,因此脂质结构解析与功能研究一直受到研究者的关注。尽管质谱已成为脂质分析的最常用技术之一,但脂质的精细结构解析仍面临诸多挑战。为解决上述问题,将Paternò-Büchi(PB)光化学反应与串联质谱相结合,实现了不饱和脂质中碳碳双键■的定位以及不饱和脂质■位置异构体的定量分析。此外,该技术可与鸟枪法、液相色谱-质谱和质谱成像等技术联用,用于复杂生物样品中脂质的分析。

关键词：脂质串联质谱光化学衍生结构解析

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光遥控石墨烯蜘蛛机器人

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科学通报 2020年第36期65卷 4152-4153页

作者：韩冰张永来孙洪波清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012

机器人被誉为"制造业皇冠顶端的明珠",承载着人类对高度智能化生活的憧憬和向往.早在1920年,"机器人"一词首次在科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》中提出,随即在生产生活、科学技术、社会伦理等方面都引发了众多变化... 详细信息

机器人被誉为"制造业皇冠顶端的明珠",承载着人类对高度智能化生活的憧憬和向往.早在1920年,"机器人"一词首次在科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》中提出,随即在生产生活、科学技术、社会伦理等方面都引发了众多变化.特别地,近些年关于机器人题材的科幻书籍、电影创作备受人们喜爱.与此同时,也激发了人们对机器人更细致和深刻的探索.大自然是人类最好的老师,大多数机器人的设计都源自对生物运动的模仿,如仿生壁虎、蝙蝠、蜘蛛、蜻蜓等机器人的成功制造,为机器人的实际应用带来曙光.

关键词：机器人高度智能化石墨烯社会伦理遥控制造业科学技术

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超快激光制造智能可调谐仿生复眼

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科学通报 2020年第32期65卷 3506-3507页

作者：马卓晨张永来孙洪波吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

经过几千年的自然进化,节肢动物的复眼已经形成一种独特的视觉系统,具有视野广、景深大、成像失真小、对移动物体敏感等一系列独特的优点[1~5].昆虫复眼通常由分布在半球曲面(主眼)上的数百个紧密排列(100%填充因子)的小眼组成.正是由... 详细信息

经过几千年的自然进化,节肢动物的复眼已经形成一种独特的视觉系统,具有视野广、景深大、成像失真小、对移动物体敏感等一系列独特的优点[1~5].昆虫复眼通常由分布在半球曲面(主眼)上的数百个紧密排列(100%填充因子)的小眼组成.正是由于这种精致的结构,昆虫能够以高信噪比接收入射光,并以大视场角(高达360°)从周围环境中获取光信号.近年来.

关键词：超快激光可调谐光信号周围环境昆虫复眼自然进化视觉系统填充因子

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色彩还原-高显色指数有机单晶白光发光二极管器件

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科学通报 2020年第23期65卷 2422-2423页

作者：丁然冯晶孙洪波吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室长春130012 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

宋·苏轼《题西林壁》诗:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同.不识庐山真面目,只缘身在此山中.”光线对于视觉观察至关重要,如何才能更真切地辨识事物的精美细节及璀璨色彩呢?对于照明设备而言,需要高显色指数的光源才能更纯正地还原... 详细信息

宋·苏轼《题西林壁》诗:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同.不识庐山真面目,只缘身在此山中.”光线对于视觉观察至关重要,如何才能更真切地辨识事物的精美细节及璀璨色彩呢?对于照明设备而言,需要高显色指数的光源才能更纯正地还原事物的色彩,令其更饱和、更透彻.白光有机发光二极管(white organic light-emitting diodes,WOLED)具有高亮度、低功耗、响应速度快、超薄质轻及可柔性化等优点,在显示和照明领域具有广阔的应用前景,近些年成为科研和工业界的研究热点[1].

关键词：白光发光二极管白光有机发光二极管高显色指数横看成岭侧成峰色彩还原照明设备只缘身在此山中视觉观察

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飞秒激光“双三维”纳米加工制备智能微纳器件

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科学通报 2020年第34期65卷 3856-3857页

智能材料被认为是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,它能将环境刺激信号转化为机械响应行为,因此对于开发诸如智能微型机器人和微机电系统等具有重要意义[1~4].目前,基于智能材料的刺激响应器件已成为材料科... 详细信息

智能材料被认为是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料,它能将环境刺激信号转化为机械响应行为,因此对于开发诸如智能微型机器人和微机电系统等具有重要意义[1~4].目前,基于智能材料的刺激响应器件已成为材料科学、纳米技术和信息领域多学科交叉的研究前沿和热点,其发展主要依赖智能材料的优化及器件的设计与制造两个方面[5~9].然而,相比于智能材料的飞速发展,智能材料的微纳结构加工技术目前还不成熟.因此,现有的智能驱动器件的研制还依赖于传统的多层沉积和二维图案化加工工艺,靠异质材料对环境刺激的响应差异实现可控驱动.这种器件设计和制造方式不仅没有发挥智能材料的优势,还严重限制了三维智能响应器件的发展.针对材料智能化和三维成型难题,本课题组[10]报道了一种飞秒激光“双三维”加工技术,能够基于单一的光聚合物材料体系实现任意三维微纳结构的制备和刺激响应驱动,相关结果发表在ACS Nano.

关键词：微型机器人智能材料合成高分子材料环境刺激微机电系统智能驱动器纳米加工信号转化

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