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基于全息衍射光学元件的消色差的波导显示系统
本项目发明了一种基于全息衍射光学元件的消色差的波导显示系统。该系统包括输入耦合器、波导、输出耦合器，当彩色光线通过准直透镜后照射到作为输入耦合器的透射式平面光栅时，平面光栅发挥色散特性，将光色三成不同颜色的光波按照不同的角度进入到波导中，然后光继续在波导中传播，当光传播到作为输出耦合器的反射式体积光栅时，光波又被体积光栅调制，使发生色散的光波以同一方向反射出波导，进入到人的眼睛，使得人眼可以看到彩色的图像，从而达到消除色差的目的。
相较于传统方案，本发明设计的基于三次曝光的三层反射式体积光栅的波导显示系统，可以在不降低衍射效率的情况下消除色差，且用平面光栅代替棱镜发挥色散作用，又利用反射式体积光栅进行波导，在不增加波导系统的体积和重量的同时达到消色差的目的，不会带来衍射效率降低、系统的体积和重量增加等负面影响。可以广泛应用到显示系统领域。
北京理工大学
2023-01-03
低散斑噪声光学相干层析成像（OCT）系统
本成果利用光学斩波器改变样品光空间分布来抑制OCT图像中的制散斑噪声。优势如下：光学斩波器改变样品光空间分布所带来不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
OCT作为一种利用相干光的干涉来实现对生物组织或工业产品成像的技术，不可避免地会出现散斑噪声现象。散斑作为一种噪声存在于OCT图像中，具体表现为强度较高的随机信号，这类散斑会降低图像的分辨率和对比度，严重影响到了成像的质量和后期对图像进行定量分析的准确性。散斑噪声会降低图像信噪比，掩盖图像细节，使得OCT图像中原本连续清晰的组织结构变得具有较强颗粒感，导致难以分辨，对后续的图像处理、识别等操作带来不良影响。同时，它也限制了OCT系统对疾病诊断或工业检测的能力。因此抑制OCT系统中的散斑噪声对提高OCT成像质量、临床诊断准确率和工业质检具有重要意义。
针对传统OCT所存在的问题，本成果独辟蹊径，利用光学斩波器改变样品光空间分布来抑制OCT图像中的制散斑噪声。优势如下：光学斩波器改变样品光空间分布所带来不同散斑噪声模式的潜在数量非常多，足够满足任何实际应用中的要求。此外，光学斩波器的结构简单、成本很低，便于实用化。而且，散斑噪声抑制效果对光学斩波器所处位置以及转速的波动极不敏感，将其加入到样品光路中任意位置均可。因此其对系统稳定性要求也低，使用灵活，可适应于长时间、非稳定的工作条件。
北京理工大学
2022-08-17
光学微机电系统及可见光无线通信技术
南京邮电大学
2021-04-14
拉普拉斯域光学乳腺影像系统（LD-DOT）
拉普拉斯域光学乳腺影像系统（LD－DOT）是一种基于漫反射光成像原理的功能成像手段。有别于基于形态学进行诊断的传统医学成像手段，它利用不同病变的乳腺组织对光的漫反射程度的不同，通过得到双乳全局血管微循环特征参数的定量分布来诊断组织病理属性（正常/良性/恶性）以及分布范围，探测深度可达6厘米以上，扫描过程安全快速，结果直接客观，是一种经济高效的诊断乳腺病变的无创方法。
北京大学
2021-04-14
天津市威斯曼光学仪器有限公司
天津市威斯曼光学仪器有限公司是一家设计、制造测绘仪器及电教仪器专业公司。它的前身是原天津市第二光学仪器厂，创建于建国初期的国有老厂， 2003年1月完成企业转制。
我公司依承了原天津市第二光学仪器厂的技术实力、汇集精英，集四十余年设计制造：经纬仪、自动安平准仪、子午线仪、超薄型反射式投影仪、书写投影仪、自动幻灯机以及各种光学镜片冷加工，并代理销售多种国外品牌产品。产品不仅畅销国内，还远销东南亚、中东、欧美等地区。2002年我公司通过了TUV的ISO9001国际质量体系认证，由于可靠的质量、良好的信誉、优质的报务，赢得了中外客户的信任与好评。
天津市威斯曼光学仪器有限公司愿以全新的企业机制，为用户提供全方位服务，我们将技术、质量、管理上与世界接轨，以精密光学仪器产品为基础先导，融汇世界一流的技术产品，努力发展成为专业的光学仪器供应商。
天津市威斯曼光学仪器有限公司
2021-01-15
反射式多功能光学教学系统F-MOES
西安中科微星光电科技有限公司
2022-06-27
国内首台超快扫描隧道显微镜
通过实验技术和理论方法的双重突破，在国际上率先实现了对原子核量子态的精确描述，揭示了水的核量子效应，该成果发表于《科学》期刊；通过开发新型扫描探针技术，在国际上首次获得了单个钠离子水合物的原子级分辨图像。扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，STM）是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具。 然而，受电流放大器带宽的局限，其时间分辨一般只能达到微秒量级（10-6 s），而很多微观动力学过程往往发生在皮秒（10-12 s）和飞秒（10-15 s）量级。 为了提高STM的时间分辨率，其中一种比较可行的办法是将超快激光的泵浦-探测（pump-probe）技术和STM相结合，利用超快光与电子隧穿过程的耦合来实现“飞秒-埃”尺度的极限探测。
北京大学
2021-04-11
国内首台超快扫描隧道显微镜
研制出国内首台超快扫描隧道显微镜，实现飞秒级时间分辨和原子级空间分辨，并捕捉到金属氧化物表面单个极化子的非平衡动力学行为。该工作于5月19日发表在物理领域顶级期刊《物理评论快报》上，并被选为编辑推荐文章。
北京大学
2021-04-11
一种双模态显微成像系统和方法
荧光显微成像是分子生物学研究的主要手段，然而由于激发光的高光子通量和光毒性，成像总次数受限，因而目前还未能全面揭露细胞内部细胞器的相互作用及动态过程。活细胞的高分辨长时程成像目前仍然是生物学研究中的巨大挑战，由于轴向扫描速度的限制，三维荧光成像需要更大的激发光子通量，而光漂白效应则极大限制了三维成像的总时长。同时，由于荧光光谱较宽，成像过程中通道数目受限，荧光成像一般仅能同时标记有限种类的分子。而电镜等辅助成像手段虽可观察多种细胞器，但仅能提供静态快照作为辅助。光学衍射层析显微成像具有光通量低，光毒性小的特点，可有效解决荧光成像遇到的问题。光学衍射层析成像系统中，先前的工作缺少荧光成像作为辅助，衍射层析图像中的多数结构缺乏标定，仅能进行形态学分析。传统光学衍射层析成像中，也仅对脂滴、染色体和线粒体进行了结合宽场荧光成像的鉴别标定。 北大研究团队提出一种结合光学衍射层析显微成像和结构光照明超分辨荧光成像的双模态显微成像方法，用超分辨荧光成像辅助光学衍射层析进行共定位成像。在双模态成像系统中，光学衍射层析成像具有优异的分辨能力，且无光毒性的限制，因而可以长时间、全面地记录细胞内各种细胞器间的三维相互作用动态；荧光成像模态可提供分子层面的化学特异性分辨能力，因此成为鉴别无标记成像模态成像结果的重要依据。利用光学衍射层析-结构光照明荧光双模态成像系统，可开展一系列的活细胞成像研究，并应用于病理诊断、药理分析、耐药性研究等。
北京大学
2021-02-01
量子相干控制超分辨荧光宽场显微成像
传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。
北京大学
2021-04-11