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中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
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    光学超声微尺度应用

    李琳吴凡王磊王力...
    131-151页
    查看更多>>摘要：光声过程是将光转换为声波的过程。从光声成像诊疗到光声传感，生命科学见证了光声技术的快速发展。近年出现的光学超声技术是不同于传统压电超声的一种新兴技术，它能获得较高的声压和较宽的频带，具有高分辨超声成像和超声治疗的优点，并且几乎没有电磁干扰，在器件的小型化和微型化方面具有巨大优势。高光吸收系数和高膨胀系数的高效复合材料的使用使得光学超声换能器进入了飞速发展阶段，近几年的相关研究已经将光学超声换能器应用于超声辅助药物释放、超声碎石、组织切除、血栓溶解和无创神经调控等高分辨功能超声新领域。此外，光学超声换能器还可以用于测量组织的弹性、温度变化等信息，已被广泛集成于微型探头中进行成像。除了生物医学应用之外，光学超声也被初步应用于缺陷检测等工业领域。光声技术的不断发展为进一步发展多功能超声新技术提供了新思路，也为未来的临床精准诊疗提供了一种新手段。

    光声技术超声光致超声光学超声换能器高精度超声

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    磁感应热疗系统研发进展

    张建锋焦王博樊海明刘晓丽...
    152-163页
    查看更多>>摘要：磁感应热疗(简称"磁热疗")是一种新型的临床肿瘤物理疗法，该方法利用磁性纳米材料在交变磁场下产热并引发一系列分子事件来高效地杀伤肿瘤细胞。相较于传统的肿瘤治疗手段，如化疗和放疗，磁热疗具有创伤小、远程可控、可多次治疗、激发抗肿瘤免疫等优势，并已在临床肿瘤治疗中展现出了巨大的应用潜力。为了进一步提升这项技术的效果和适用性，在过去的几十年中，交变磁场发生器不断地优化和升级。本文重点介绍了基于逆变技术和功率放大技术设计的交变磁场发生器，详细阐述了它们的工作原理、线圈类型以及提高磁场特征参数(如频率、场强和均匀性)的改进和优化措施。同时，本文还简要介绍了两种具有磁场聚焦和波形变换功能的磁热疗系统。本文还探讨了将激光共聚焦显微镜和光谱仪分别与磁热疗设备相结合构建的科研平台，这种平台为在分子或细胞层面深入研究磁热效应提供了新的工具。最后，本文回顾了已报道的临床磁热疗设备，并对未来临床应用中磁热疗设备的发展方向进行了展望。随着技术的不断进步和优化，磁热疗将在未来的癌症治疗中扮演着越来越重要的角色，推动肿瘤物理治疗的疗效改善与预后提升。

    交变磁场发生器励磁线圈磁场聚焦磁场波形临床抗肿瘤应用

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    硬化性腺病和浸润性导管癌组织的Mueller矩阵表征

    褚金奎丁晓涵陈永台黄波...
    164-174页
    查看更多>>摘要：Mueller矩阵偏振成像方法相比于传统的非偏振光学探测手段更能展现生物组织丰富的微观结构信息，在生物组织病变检测方面具有巨大的应用潜力。本课题组以临床上容易误诊的乳腺硬化性腺病和早期浸润性导管癌组织为研究对象，采用Mueller矩阵极化分解和变换方法提取Mueller矩阵参数，利用最小包围球从分布范围的角度研究了Mueller矩阵参数在纤维化间质和细胞核区域对两种疾病差异的表征效果。研究结果显示:在纤维化间质区域，Mueller矩阵分解参数R以及R-θ-ψ、δ-θ-ψ、R-δ-ψ三种参数组合对两种疾病差异具有较好的表征效果，4种表征参数下的最小包围球相对半径差依次为68。77％、61。33％、61。09％和61。04％;在细胞核区域，Mueller矩阵分解参数△及△-δ-θ参数组合对两种疾病差异具有较好的表征效果，两种表征参数下的最小包围球相对半径差分别为57。36％和49。35％。结果表明，Mueller矩阵参数可用于对两种疾病差异的表征，为发展针对两种疾病的临床鉴别手段提供了参考。

    生物医学偏振成像探测Mueller矩阵参数硬化性腺病浸润性导管癌

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    具有近红外激光响应的复合水凝胶的构建及其抗菌性研究

    苟诗然冼家如庞浡奇李萌婷...
    175-182页
    查看更多>>摘要：本研究探索了一种用于口腔光热治疗(PTT)、响应近红外激光(NIR)的光热型墨鱼骨源β-磷酸三钙基复合水凝胶——PGS-Cu/PTCP水凝胶。该材料的孔隙率、力学性能、光热抗菌性能及生物相容性均有利于促进骨缺损的重建。在光热性能测试中，该新型水凝胶样品经1。05 W/cm2功率密度的808 nm近红外激光照射420 s后温度达到了 49。4 ℃，展示出了优良的光热转换能力，光热转换效率达到了 29。6％，在非金属非碳基水凝胶材料中处于较高水平。细胞毒性测试显示所有样品对L929细胞都具有低细胞毒性，证实了其对人体的安全性。抗菌性能测试显示，经近红外激光照射的PGS-Cu/PTCP水凝胶显著降低了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的存活率，抗菌效果显著。该新型材料能高效地将近红外激光的光能转化为热能，实现体内精准光热抗菌，显著提高了口腔骨修复材料的应用安全性，具有重要的临床意义。

    近红外激光口腔颌骨修复材料水凝胶抗菌性

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    面向神经功能环路解析的全光生理技术

    靳程孔令杰
    183-195页
    查看更多>>摘要：构建神经联接图谱是揭示脑工作原理的关键，被认为是全面理解认知神经基础的必由之路。近年来，得益于光学技术和功能蛋白的发展，人们已经可以利用基于功能指示蛋白的荧光成像技术进行神经活动观测，同时也可以利用基于光敏蛋白的光遗传技术进行神经活动调控。全光生理技术将上述基于光学技术的神经活动观测与调控相结合，相比于常规电生理技术具有低侵入性、高空间分辨率、高通量等优点，成为在体神经功能环路解析的理想手段。针对面向神经功能环路解析的全光生理技术，本文首先回顾了目前常用功能蛋白的原理和类型，然后介绍了不同类型全光生理系统的组成及特点，分析了全光生理系统的性能评价指标，最后分别从光学成像与调控技术两个方面探讨了全光生理系统的发展方向。

    全光生理技术神经功能环路解析功能蛋白荧光显微成像技术光遗传技术

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    调控氟硼荧染料构型动力学行为以提高荧光寿命成像性能

    江琳苗笑飞吴姿姿贾明轩...
    196-204页
    查看更多>>摘要：荧光寿命成像(FLIM)技术基于时间分辨检测模式，能够有效消除组织自体荧光干扰，提升成像质量。氟硼荧染料以其优异的光学特性在荧光寿命成像领域极具应用潜力，但其在生物环境中的聚集猝灭效应限制了它的实际应用。本研究利用空间位阻策略设计合成了荧光染料MP-BDP。通过在氟硼荧染料的meso位引入具有大空间位阻的三甲基苯，同时实现了 MP-BDP荧光寿命(4。3 ns vs 2。8 ns)和发光效率(76。7％vs 41。1％)的提升。并且，通过量子化学计算和飞秒瞬态吸收光谱进一步阐明了分子构型对染料发光激发态行为的影响，证明了大空间位阻不仅能够有效抑制构型相关的振动弛豫，提升发光性能，还能够抑制聚集诱导的发光猝灭，使氟硼荧染料在双光子活体荧光寿命成像方面表现出优异的性能。

    位阻效应氟硼荧染料激发态动力学双光子荧光寿命成像

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    基于经颅多普勒和漫射相关光谱的脑血流相关性及异步性分析

    王珺琪孙王玮徐舒宁吴旭升...
    205-216页
    查看更多>>摘要：本研究的目的是确定动态刺激情况下脑部大动脉和下游微血管网络内血流模式之间的相互作用。本课题组招募了 16名年轻健康受试者(8名女性和8名男性，年龄在18至25岁之间)参加言语流畅性任务(VFT)、高级认知任务(HCT)、自主屏气任务(VBH)和体位变化任务(PCT)等4项任务，并分别使用漫射相关光谱(DCS)和经颅多普勒超声(TCD)技术测量任务过程中受试者微血管脑血流(Fcb)和大脑中动脉血流速度(Vm)的同步变化。结果表明:对于上述4项任务，在初始反应和反应幅度方面，Fcb的表现均优于Vm;在认知测试方面，Vm的反应时间要快于Fcb。在VBH和PCT下，Vm的反应时间慢于Fcb。在不同任务期间，Vm和Fcb在初始反应上有显著相关性，但在反应幅度和反应时间上的相关性则因任务的不同而不同。两种测量之间的异步性和相关性表明，血流速度的变化支持微血管水平的脑循环持续，TCD和DCS的联合测量结果可以用于全面评估神经血管耦合，在诊断脑血管疾病或精神疾病方面具有巨大潜力。

    脑血流脑血管漫射相关光谱经颅多普勒动态刺激

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    基于柔性基底的表面增强拉曼光谱应用研究进展

    王楠刘艺张竣何绍华...
    217-233页
    查看更多>>摘要：表面增强拉曼光谱(SERS)技术是一种基于局域表面等离子共振的超灵敏光谱分析技术，在生物医学、食品安全、环境监测等方面均展现出了巨大的应用潜力。近年来，柔性SERS基底的发展受到了极大关注。柔性材料具有较好的柔韧性和可塑性，在面对各种复杂形状和不规则表面的应用场景时可以按需切割设计成任何所需的形状和尺寸，其结合高灵敏度的SERS技术在非破坏性和原位检测方面展现出了极大优势。本文综述了近年来基于柔性基底的SERS技术的研究进展，介绍了不同柔性材料构造SERS基底的常用方法以及柔性SERS基底在生物医学、食品安全、环境监测方面的最新应用，并对柔性SERS基底的发展进行了总结与展望。

    表面增强拉曼光谱柔性SERS基底生物医学食品安全环境监测

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    集束皮秒拍瓦激光靶瞄准系统设计分析与实验研究

    康海涛朱坪张栋俊姚修宇...
    234-241页
    查看更多>>摘要：在激光驱动的惯性约束核聚变的快点火方案中，需要将集束拍瓦皮秒激光精准引导至数十微米的金锥锥底上，并且瞄靶过程需要避免对冷冻靶预热。鉴于此，本课题组设计了一种集束皮秒拍瓦激光靶瞄准系统，使入射激光和对靶成像分离，从而实现非激光直接辐照下的近距离高精度束靶耦合。设计了识别焦斑与靶位置的程序，以减小人工识别误差，提高效率。搭建离线瞄准平台并开展了验证实验，该系统在5mm×5mm视场范围内的靶分辨率优于90。5 lp/mm(11。04 μm)，重复实验的平均束靶耦合精度为4。32μm。进一步使用Zemax软件优化成像系统，优化后系统在10 mm×10 mm视场范围内的分辨率优于5 pm。此系统为惯性约束核聚变的皮秒集束激光束靶耦合提供了高精度的解决方案。

    惯性约束核聚变束靶耦合技术激光器光束引导传感器

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    基于耦合环的主动调Q平滑脉冲光纤激光器

    张东路桥李文彩
    242-248页
    查看更多>>摘要：演示了一种脉冲平滑的W量级窄线宽主动调Q光纤激光器。为了提高激光器储能，采用高掺杂的大模场双包层光纤作为增益介质。同时，为了构建适用于高增益腔的高损伤阈值主动调Q开关，利用β-BaB2O4(BBO)晶体的线性电光效应设计了一种新颖的尾纤型强度调制器。进一步地，为了解决Q开关打开过快造成输出脉冲出现多峰的问题，引入光纤耦合环，使得初始信号能量缓慢释放，等效于增加Q开关的上升沿时间。通过这种方法，获得了波形平滑的激光脉冲，井深入分析了脉冲时域演化原理。在5。5 W泵浦功率下，激光器最终实现了平均功率高于1W、线宽窄至0。08 nm以及脉宽为35 ns的平滑脉冲输出。

    光纤激光器调Q窄线宽高功率平滑脉冲

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