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光現象資源箱 型號：QWG1208 ? 實驗清單： 光在空氣中直線傳播實驗 面鏡成像觀察實驗 ? ? ? ? 透鏡成像觀察實驗 影子觀察實驗

含電路板、散裝元器件、制作說明書等

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原理介紹： 光在與微粒的相互作用中，會將自身攜帶的動量傳遞給微粒，對微粒施加力的作用。在光鑷中，處在激光中的粒子所受的力有兩種：一部分是電磁場分布不均勻導致的梯度力，梯度力將微粒吸引向光阱的中心；一部分是光子與粒子相互作用導致的散射。針對不同大小的粒子，大致可以分為三類： 一、微粒的尺度遠大于激光波長，可以采用幾何光學近似模型，光線在微粒經過折射反射，將動量傳遞至微粒上； 二、微粒尺度跟激光波長相近，這種情況下可以通過電磁場麥克斯韋方程組求解； 三、微粒尺度遠小于激光波長，微粒在光場中被激發為偶極子，受到偶極子與強聚焦光場的相互作用力； 相關內容： 動手調節光路，利用光鑷捕捉并操控小球； 基于空間光調制器的光鑷系統，通過研究不同算法從而得到加載在空間光調制器上的全息圖、更加深入地研究特殊模式光束在光學微操縱中的應用、拓展光鑷與其他學科交叉的應用前景以及對光場偏振態、相位、振幅的聯合調制等等。 應用領域： 作為非侵入型的力學操控系統，光鑷可以應用于細胞生物學、氣溶膠科學、物理化學等交叉學科的基礎研究，包括細胞微環境的改變、形變拉伸、微粒力學參數的測量等等。將全息光鑷與圖像識別結合，可以做到自動捕獲粒子和分揀， 將全息光鑷與光學顯微鏡相結合，可以量化細胞、分子的動力學特性，在細胞生物學中有巨大的研究空間； 方案介紹： 光路圖：   上圖為本方案全息光鑷裝置的光路示意圖。首先激光經過擴束后，直徑與空間光調制器有效區域的短邊直徑相等，擴束后的激光依次通過線偏振片、半波片和非偏振分光棱鏡。用半波片旋轉線偏光角度，使之工作在相位模式下，空間光調制器的入射角控制在在 5°以內。 經過空間光調制器反射的光經過由兩個傅里葉透鏡組成的縮束系統，該系統能改變光斑尺寸確保光束直徑與顯微物鏡的入瞳直徑匹配。對于外圍光強較弱的高斯光束，利用此縮束系統將激光直徑稍大于顯微物鏡入瞳直徑。 經過縮束系統的激光經過 45°直角反射鏡，二向色鏡將激光透射進入顯微物鏡，同時讓照明光源透過，從而使 CMOS 相機采集到樣品像。空間光調制器位于第一個傅里葉透鏡的焦距處，全息圖與物鏡入瞳是共軛像面，所以全息圖經過顯微物鏡做傅里葉變換后在顯微物鏡焦平面即樣品面上再現期望的光場分布。   特點： 此方案采用的開普勒式縮束系統透鏡間的焦平面與樣品面是共軛的，在透鏡焦平面加入高通濾波器或在空間光調制器上疊加閃耀光柵后，后續光學元件按照一級像排列，從而移去零級光的影響。 加載全息圖后 X-Y 位置可實時調整，快速疊加不同焦距菲涅爾相位圖、閃耀光柵相位圖等； 空間光調制器可供多種語言調用（labview、C、Python 等）；可編程實現不同數目、不同排列的光阱陣列；   配置標準：   序號 配置 規格 序號 配置 規格 1 激光光源 637nm 激光最大功率1w 4 顯微物鏡 PLN100× 油浸   NA 1.25 2 空間光調制器 1920*1080   2π 5 照明光源 波長470nm 功率760mw 3 CMOS相機 1280*1024 60FPS 6 相機筒鏡 f=200mm 等系列其他配置

光電探測器在量子科技、三維成像、激光雷達、生物醫學等方面有著廣泛應用，被譽為是無人駕駛、無人機、智能機器人等關鍵設備的眼睛。目前我國在針對極微弱光的探測器主要依賴進口，北京探銳科技有限公司（創業團隊擬注冊）基于中央民族大學光電實驗室和中科院半導體所的自主研發成果和知識產權開展成果轉化，開展基于光通訊波段及可見光波段高靈敏度探測器的產業化，微光成像芯片的設計、加工及銷售服務。目前已擁有三五族化合物探測器和微型硅基探測器等產品，從材料和器件結構上進行優化和創新，國內首創的高速、低噪APD單光子探測器件設計與制備已達到國際領先水平。團隊擁有國家發明專利3項、在申專利10余項，榮獲國家自然科學基金、科技部重點研究項目等20余項成果。 本團隊屬典型的師生共創，李傳波教授為團隊的技術帶頭人、國家特聘專家，“青年千人計劃”的核心骨干，常年從事半導體光子材料與器件、能源光子器件開發與研制，目前也是中科院半導體研究所教授和中央民族大學教授。梁巖帶領的學生核心創業團隊包括理學院、經管學院的碩士和博士生。團隊主創人員有多年的海外工作經歷，也有中科院半導體所的工作經歷，也有自主知識產權，可以設計并達到國際領先的參數，實現其進口替代。除了技術之外，最大的優勢是成本優勢。團隊依托主創人員多年來半導體光電材料與芯片的研究工作，有多年海外知名高校及中科院半導體所研究經歷，為項目提供強大的技術支撐。初創期間采用產學研相結合的方式，芯片的生產在實驗室生產，公司是進行宣傳包裝、銷售。未來規劃拓展業務范圍。專注于做高靈敏度探測器的技術研發和市場推廣，助力“中國芯”走向世界！

成果簡介：在單光子發射斷層成像（SPECT）中, 放射性示蹤劑被注入病人體內，根據對放射性示蹤劑所發出的伽馬射線的測量，SPECT 可以重建出放 射性示蹤劑在人體內的分布圖，該圖可以反映人體組織結構及其活動功能。SPECT 已經被用在腫瘤的早期診斷, 心血管疾病和腦部疾病的診斷,骨胳影 像的顯示等。基于國家自然科學基金的支持，我們國際上率先發展了非均勻 衰減錐形投影 SPECT 解析重建方案。該方案可以同時

本發明屬于功能材料領域，提供了一種絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠及其制備方法。所述制備方法包括采用物理交聯劑將絲素蛋白和N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常溫下共交聯，并在交聯反應過程中嵌入三維光子晶體陣列。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 本發明屬于功能材料領域，提供了一種絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠及其制備方法。所述制備方法包括采用物理交聯劑將絲素蛋白和N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常溫下共交聯，并在交聯反應過程中嵌入三維光子晶體陣列。本發明提供的制備方法制備的光子晶體水凝膠具有良好的生物相容性、彈力性能、吸水性能，與皮膚之間具有良好的貼合性，緊貼皮膚表面不易脫落，還同時具有優良的壓力傳感性和溫敏性，可對溫度和壓力的變化產生顏色變化響應，實現壓力和溫度變化的裸眼觀測。 對溫度的響應：在35℃時觀察到的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠由原來的藍色局部變為紫色和紅色，結構色發生明顯改變，是由于水凝膠急速收縮導致陣列從密堆積結構變為不均勻的其他晶型狀態，導致結構色出現反常變化。因此，本發明提供的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的LCST在35℃附近。當溫度低于31℃時，光子晶體水凝膠的反射峰幾乎不發生移動；而當溫度到達31℃時，反射峰逐漸紅移；之后隨著溫度的升高，在34?35度之間，產生大幅度紅移。由上述試驗結果可知，絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠在34?35℃之間出現了相轉變。現有技術已知純NIPAM凝膠的LCST約為33℃。由于本發明提供的制備方法制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的LCST接近人體溫度，并且光子晶體水凝膠的相轉變溫度可通過添加鹽離子等方法進行調節。再加上光子晶體水凝膠具有良好的彈性和皮膚貼合性。因此，本發明提供的制備方法制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠可用作敷料裸眼檢測體溫，快速準確地判斷體溫是否正常。 對壓力的響應：將光子晶體水凝膠膜貼在物體表面，當物體表面有外加壓力存在時，光子晶體水凝膠膜會發生顏色的變化，可以用來裸眼識別外加壓力的大小。例如將光子晶體水凝膠膜貼在人體關節表面，當關節彎曲時，帶動水凝膠膜伸長，其中的光子晶體晶格間距變大，進而產生結構色的變化。光子晶體水凝膠膜的這一特性可應用于運動康復監測領域，監測關節的運動靈活性，裸眼觀察即可輕松獲取運動康復情況。 吸水性能評價：將制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的5mm膜放在干燥環境中失水，當其含水量降為最大含水量的50％時，光子晶體水凝膠的體積產生相應的縮小；將其放置于含水容器中浸泡30min后即可恢復到最大吸水量狀態。在經歷上述失水和吸水過程后，光子晶體水凝膠的各項性能保持穩定。由此可知，光子晶體水凝膠的吸水性能良好，且吸水、失水過程不會破壞其結構。又由于其與皮膚的貼合性很好，十分適合用作水溶性藥物載體材料。 酸堿穩定性評價：配制pH＝5 ,6 ,7 ,8 ,9的磷酸緩沖液，將實施例1制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的1mm膜分別置于上述緩沖溶液的培養皿中，10分鐘后用光纖光譜儀檢測其反射光譜。試驗結果顯示光子晶體水凝膠在上述緩沖液中反射峰均未發生移動。因此，光子晶體水凝膠在上述pH范圍內具有良好的酸堿穩定性和耐受性，不會隨外界pH變化產生收縮或溶脹，具有良好的環境適應性。 自修復性能評價：將實施例1制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的2mm膜用刻刀切開后，切口接觸放置在一起，放置24小時，觀察發現切口消失。因此，光子晶體水凝膠具有一定的自修復能力，利于增加使用壽命。檢驗自修復后的光子晶體水凝膠強度，將光子晶體水凝膠兩端固定并緩慢拉伸，拉伸30％時切口出現裂縫，50％時切口完全斷開。由此可知，光子晶體水凝膠具有一定程度的自修復性能，但是由于修復僅為物理相互作用力產生，因此不能承受較大的外力。

本項目屬于功能材料領域，提供了一種絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠及其制備方法。所述制備方法包括采用物理交聯劑將絲素蛋白和N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常溫下共交聯，并在交聯反應過程中嵌入三維光子晶體陣列。本發明提供的制備方法制備的光子晶體水凝膠具有良好的生物相容性、彈力性能、吸水性能，與皮膚之間具有良好的貼合性，緊貼皮膚表面不易脫落，還同時具有優良的壓力傳感性和溫敏性，可對溫度和壓力的變化產生顏色變化響應，實現壓力和溫度變化的裸眼觀測。

本成果利用光子技術實現寬帶微波毫米波信號的產生、復用和處理，突破了傳統雷達面臨的帶寬和響應速度瓶頸，將有效滿足智能化裝備的應用需求。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 智能化將徹底地改變人們生活和工作的方式，已是人類社會發展不可逆轉的趨勢。對于室外裝備來說，能夠在各種天氣條件下實時高分辨地獲取環境信息是其智能工作的前提。例如，智能駕駛、周界安全、人群目標跟蹤、低空管制等都迫切需要全天候實時高分辨成像技術的支持。微波毫米波雷達是目前唯一能全天候、全天時工作的傳感器，但受限于低頻電磁波本身的局限，其分辨率一般較差，難以在民用領域廣泛使用。 本成果利用光子技術實現寬帶微波毫米波信號的產生、復用和處理，突破了傳統雷達面臨的帶寬和響應速度瓶頸，將有效滿足智能化裝備的應用需求。 創新點： 1.寬帶可重構雷達信號產生 2.光域多階邊帶抑制對消與穩定反饋控制技術 3.光基寬帶微波光子正交混頻接收技術 4.基于高分辨率一維距離像的雷達目標識別 5.高效精確的微波光子雷達二維ISAR成像 技術指標： 信號帶寬：12GHz；成像分辨率：1.3cm×1.3cm 知識產權及獲獎 1.中國光學十大進展提名 2.中國工業博覽會高校展區特等獎