超窄线宽混合集成自注锁定780nm激光器研究报告 研究背景 在现代科技中，窄线宽激光器在多种应用中发挥着至关重要的作用，包括经典与量子传感、离子陷阱系统、定位/导航/定时系统、光钟和微波频率合成器等。在可见光及近可见光谱范围内，低噪声激光器尤为重要，特别对于用于量子计算、传感和原子钟的激光束缚与冷却技术。本研究展示了一种在780 nm操作的混合集成窄线宽激光器，实现了105 Hz的自差异线宽。这项研究不仅展示了Hz级窄线宽激光器的技术可行性，还为未来的探索奠定了基础。 论文来源 这篇论文的主要作者是Artem Prokoshin、Michael Gehl、Scott Madaras、Weng W. Chow和Yating Wan，分别来自沙特阿拉伯的King Abdullah Univers...
背景介绍 光子集成电路（PICs）对于实现高速数据传输具有重要意义。然而，由于传统光子集成电路只采用单平面或少数堆叠平面，光学信号路由受限。此外，在实际应用中，耦合损耗需要尽可能低。当前的光子集成电路主要通过平面制备技术构建，包括硅基绝缘体（SOI）、硅氮化物（SiN）和铌酸锂绝缘体（LNOI）等材料。然而，这些方法常常面临光路耦合损耗较高和光路复杂难以实现3D自由路径等问题。 为了克服上述限制，科研团队提出了一种新的制备方法——通过光束曝光调控的折射率（SCRIBE）技术，能够在介孔二氧化硅结构内写入准确的3D梯度折射率（GRIN）分布。本文作者旨在应用SCRIBE技术制备低损耗、宽带、偏振不敏感的光纤耦合单模3D光体互连器件，并实现任意3D路径中的波导。 论文来源 2014年7月，作者A...
高速大功率自由空间光通信：瓦特级光子晶体表面发射激光器的直接调制 背景介绍 半导体激光器作为光通信的重要光源，因其体积小、成本低、寿命长、效率高等特点而被广泛应用。例如，垂直腔面发射激光器（VCSELs）由于其低功耗和宽带直接调制能力，适用于数据中心的短距离光互连；而分布反馈（DFB）激光器则因其单模操作特性，在长距离光纤通信中得到了广泛应用。近年来，利用半导体激光器的自由空间光通信（FSO）因其能够在长距离内实现高速传输，且无需光纤，因此备受关注。FSO 技术在超越5G和未来6G 通信中的回程和前传网络，卫星之间的通信以及深空通信中都具有潜在应用。在这些应用中，高功率和窄束宽的激光特性尤为重要。然而，传统的半导体激光器如VCSELs和DFB 激光器无法在单晶片上同时满足高功率和高速操作的要...
超光谱存储内计算与光频梳和可编程光存储器的应用 导言 近年来，机器学习的突破促进了包括医疗、金融、零售、汽车和制造业在内的多个行业的革命性发展。这些转变导致对广泛的矩阵-向量乘法运算(mvm)需求激增，这对于大规模优化和深度学习算法是至关重要的。然而，这种日益增长的计算需求挑战了传统的冯·诺依曼数字电子计算机架构，该架构将存储器和处理单元分开，从而导致“冯·诺依曼瓶颈”，即数据在存储器和处理器之间的传输速度限制了整体系统性能。为了解决这一性能瓶颈，存储内计算作为一种变革性的解决方案浮现出来，它通过将非易失性存储元素直接集成到处理器中，推动更高效的数据移动、降低能耗和实现高度并行计算。 与此同时，光学计算系统因其天生适合并行数学运算而重新引起了关注。这些系统自几十年前首次出现以来，已经取得了显...
数字激光器的轨道角动量梳状模式需求 研究背景与意义 随着信息技术的日新月异，对高容量数据传输提出了愈加严苛的要求。光的轨道角动量(OAM)因其内在的无限维度，被认为是具备巨大潜力的信息载体，至关重要的是要实现可按需生成任意OAM光谱，尤其是像频率梳那样的OAM梳状模式。然而，当前技术下，实现在源头即能够自由切换的数字式OAM梳状激光器还面临挑战，尤其是实现在实时调控的可切换多OAM模式至关重要，且需求逐步升温。本研究正致力于开发能够在源头便捷而动态切换的数字式OAM梳状激光器，同时期望进一步推动高维技术的发展，特别是在高维OAM模式的基础研究与应用中寻找更多机会。 论文来源 本次研究由南京大学的国家固态微结构实验室和物理学院的任志成、樊丽、郑子默、刘志峰、楼艳超、黄双银、陈超、李永男、涂诚厚...
《IEEE生物医学工程汇刊》2022年8月，第69卷，第8期，首次临床研究：近红外窗口IIA/IIB荧光成像在胶质瘤精准手术切除中的应用 曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷（IEEE会员）、胡振华（IEEE高级会员） 导言 在生物医学研究领域，荧光成像的高敏感性、高空间分辨率、实时成像能力和操作方便性使其受到广泛关注。本研究针对近红外窗口II（NIR-II，1000-1700纳米）成像技术在临床应用中的价值进行探索，以指导胶质瘤手术中切除瘤体的作用。作者结合了新开发的成像设备和术中图像融合方法，致力于提高手术的准确性，减少术中出血量，并最大限度地切除肿瘤。 文章来源 本研究由曹彩光、金泽萍、史晓菁、张哲、肖安琪、杨君英、计楠、田捷、胡振华进行。他们分别隶属于中科院自动化...
恶性胶质瘤（Malignant Glioma, MG）是最常见的原发性恶性脑肿瘤类型。手术切除MG依然是治疗的基石，且切除范围与患者生存期高度相关。然而，在手术中很难区分肿瘤组织与正常组织，这极大地限制了手术切除的效果。荧光成像是一项新兴技术，可以在术中实时可视化MG及其边界。然而，现有的临床级荧光成像神经外科显微镜由于成本高、便携性差、操作灵活性有限以及缺乏熟练的专业技术人员，导致应用率较低。为了克服这些限制，研究人员创新性地将微型光源、可翻转滤光片和记录摄像机集成到手术放大镜中，生成了一种可穿戴的荧光眼镜设备，用于术中的荧光成像。 来源 本文由Mehrana Mohtasebi、Chong Huang、Mingjun Zhao、Siavash Mazdeyasna、Xuhui Liu、S...
在现代医学诊断和临床研究中，动态对比增强磁共振成像（Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Imaging, DCE-MRI）技术提供了有关组织病理学的重要信息。通过拟合轨迹动力学（Tracer-Kinetic, TK）模型，可以从时间序列MRI信号中提取药代动力学（Pharmacokinetic, PK）参数。然而，这些估计的PK参数受到多种不可避免的变异来源，如信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）、本底T1时间、起始时间、动脉输入功能（Arterial Input Function, AIF）和拟合算法等的影响。这些因素导致了PK参数估计的不确定性。因此，估计这些PK参数的后验分布将有助于同时量化PK参数的值及其...
肌骨模型已经广泛用于生物力学分析，因为它们能够估计难以通过活体直接测量的运动变量（如肌肉力量和关节力矩）。传统的物理驱动计算肌骨模型可以解释神经驱动到肌肉、肌肉动力学、以及身体和关节运动学和动力学之间的动态交互。然而，这些模型由于其复杂性，运行速度较慢，难以实现实时应用。近年来，数据驱动方法以其实现速度快和操作简单的优点成为一种有前途的替代方案，但它们不能反映基础的神经机械过程。 本文提出了一种融合物理知识的深度学习框架，用以实现肌骨建模。在该框架中，将物理领域的知识引入数据驱动模型，作为软约束对其进行罚则/正则化处理。本文采用表面肌电图（SEMG）同步预测肌肉力量和关节运动学作为示例，使用卷积神经网络（CNN）实现该框架，并在两个数据集上进行了实验验证，展示了该框架的有效性和鲁棒性。 论文...
在如今的教育环境中，理解学生的学习风格对提高他们的学习效率至关重要。特别是视觉学习风格（visual learning style）的识别，有助于教师和学生在教学和学习过程中采取更有效的策略。目前，自动识别视觉学习风格主要依靠脑电图（Electroencephalogram, EEG）和机器学习技术。然而，这些技术通常需要离线处理来消除伪影和提取特征，从而限制了其在实时应用中的适用性。 这项由Soyiba Jawed、Ibrahima Faye和Aamir Saeed Malik在《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》上发表于2024年的研究，提出了一种基于深度学习技术的实时视觉学习者识别模型，...