基于BOPPPS混合教学模式探索与实践——以“应用光学”课程为例

在新工科背景下,线上线下混合教学模式倡导“以学生为中心”,非常注重学生创新精神和应用能力的培养,已经成为当前高校教学改革的重中之重。研究适用于线上线下混合式教学的“应用光学”课程教学内容整合和教学目标建立。在此基础上开展基于BOPPPS教学模式的教学改革与实践,设计了丰富多彩的教学活动,建立了多元化考核方式。经过了几学期教学实践,该实践能够得到大多数学生的认可。从成绩来看,参与混合式的班级也比参与非混合式的班级优秀成绩的占比要高,教学效果显著。

基于增强现实显示的双通道光波导元件设计

增强现实(AR)是一种将虚拟影像叠加到现实环境的显示设备,在军事、医疗等领域具有广阔的应用前景。为提高AR显示系统的视场角,使用亚波长光栅作为双通道光波导耦合元件,基于矢量衍射理论调制光栅±1级衍射效率,并通过严格耦合波分析法(RCWA)对光栅进行仿真分析。仿真结果显示,单通道波导结构在50°视场下衍射效率在60%以上,双通道波导结构在100°视场下平均衍射效率达到70%以上,且双通道波导在400~800 nm波段范围内最低衍射效率在60%以上,转置光栅分区反射效率分别为30%、35%、32%。结果表明,相较单通道波导,双通道波导结构可以实现更大的视场角。

用于增强现实显示设备的表面浮雕光栅元件的设计

增强现实(augmented reality,AR)系统是一种将虚拟影像叠加到现实环境的显示系统,光波导是AR显示系统的核心元件,可以实现系统的微型化与轻量化。光波导耦合元件衍射效率的高低极大地影响AR显示系统的成像质量,为提高AR显示系统中耦合元件的衍射效率,该文提出了一种多层光栅叠加的波导结构,基于矢量衍射理论,采用严格耦合波分析法对光栅进行仿真分析。仿真结果显示:单层倾斜光栅的平均衍射效率在50°视场角范围内达到60%,3层光栅叠加的波导结构平均衍射效率达到85%以上,较单层光栅衍射效率提高了25%。分析结果表明,多层光栅叠加的波导结构可以实现更大的视场角与衍射效率,使AR显示系统具有更清晰的视场。

地基红外系统探测空间目标红外星等的分析

地基红外系统探测空间目标的能力与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。分析了空间目标在外太空背景下的红外辐射特性,基于满足红外焦平面探测器的最低可探测信噪比,综合考虑空间点目标成像的弥散斑、背景辐射和大气衰减的影响,推导了地基红外探测系统对空间点目标的作用距离估算方程。红外星等用来计算星体在红外波段的亮度,讨论了用红外星等划分空间目标的方法和原理。根据中波和长波计算红外星等的公式,给出了不同温度的空间目标与对应的红外星等的关系。为地基红外探测系统的设计和应用以及探测不同红外星等空间目标的综合性能评价提供了理论依据。

凝视型红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的分析

考虑了太阳、天空、地面等背景辐射以及辐射在大气传输中的衰减,分析对比了飞机在不同飞行速度、不同气象环境、不同探测路径等条件下,包括飞机蒙皮、飞机发动机喷口和飞机发动机尾气流——尾焰这三部分主要辐射源的辐射特性,建立了高速飞机红外辐射特性的物理模型,利用计算结果进一步建立了红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的数学模型。讨论了影响高速飞机红外作用距离的内外部因素,如飞机的内部传热、探测路径方向与有效辐射面积等。

红外搜索跟踪系统作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪系统的主要技术指标之一,是系统本身性能、目标特性、大气环境等多项因素的函数,是一个非常复杂、难以精确计算的问题。由Hudson手册给出的传统红外系统作用距离方程具有一定的局限性。基于满足红外探测器的最低可探测信噪比,综合考虑目标成像弥散斑和背景辐射的影响,深入分析了扫描成像系统和凝视成像系统的作用距离方程。为系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

Smad通路参与ERK通路诱导血管平滑肌细胞增殖的过程

目的:探讨Smad通路是否参与细胞外信号调节激酶(ERK)通路诱导血管平滑肌细胞(VSMCs)增殖的过程及其可能机制。方法:将人脐动脉平滑肌细胞(hUASMCs)分为对照组、血小板源性生长因子(PDGF)组、ERK阻断剂组和PDGF+ERK阻断剂组。用MTT法测hUASMCs的增殖活性(A值),用免疫组化法测hUASMCs内细胞核增殖抗原(PCNA)、磷酸化ERK和磷酸化Smad蛋白的表达,用RT-PCR法测hUASMCs内Smad2/3mRNA的表达。结果:PDGF组hUASMCs的增殖活性(A值)及hUASMCs内的PCNA、磷酸化ERK和磷酸化Smad2/3蛋白的表达都明显高于其它各组(P<0.01);各组hUASMCs内Smad2/3mRNA的表达没有差异。结论:Smad通路可在蛋白水平参与ERK通路诱导VSMCs的增殖过程。

凝视型红外搜索跟踪系统对武装直升机作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪(IRST)系统的主要技术指标之一,不同的战略目标具有不同的红外辐射特性,需要建立不同目标的作用距离模型。通过对武装直升机的红外辐射特性进行分析,建立了凝视型IRST系统对武装直升机的作用距离模型。通过实际算例的结果,进一步探讨了影响其作用距离的各方面因素。为凝视型IRST系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

红外系统作用距离方程的比较与分析

作用距离是表征红外系统探测能力的一个重要指标,与目标辐射特性、背景辐射特性、大气条件、红外光学系统性能、探测器特性等因素密切相关。如何利用已知的系统基本性能参数通过理论分析和计算机仿真,建立适宜的估算模型,是分析红外系统作用距离的关键。针对基于红外探测器各种参数的作用距离方程进行了分析和比较,并建立了凝视型红外搜索跟踪系统的作用距离模型。为红外探测系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

ERK信号转导通路在PDGF诱导的人动脉平滑肌细胞增殖中的作用

了解ERK信号转导通路在PDGF诱导的人动脉平滑肌细胞增殖中的作用。原代培养人脐动脉平滑肌细胞(hUASMC),取生长正常的细胞分4组:对照组,PDGF(platelet derived growth factor)组,ERK阻断剂组和PDGF+ERK阻断剂组。继续培养24h后,用免疫细胞化学技术测细胞核内核增殖抗原(PCNA)的表达;用MTT法测细胞的增殖活性。结果显示:1)与对照组相比,PDGF组细胞内PCNA的表达明显增强,MTT法测得A值也升高(P<0.01)。2)ERK阻断剂可完全抑制PDGF诱导的PCNA的表达增多和A值的升高。结论:ERK信号转导通路参与了PDGF诱导的人动脉平滑肌细胞的增殖。

体外人脐动脉平滑肌细胞不同培养方法的应用研究

探索人脐动脉平滑肌细胞(human umbilical artery smooth muscle cell,hUASMC)体外培养稳定的模型。取人脐动脉,分别用贴块法、贴块+酶解法进行原代培养,以免疫细胞化学的方法对细胞进行鉴定。结果显示:贴块法成功培养出平滑肌细胞,免疫细胞化学染色显示细胞内-аActin阳性表达。贴块+酶解法反复多次均失败。说明对于人脐动脉平滑肌细胞的原代培养,贴块法是一种较实用的方法。

基于联合变换相关器的红外摄远光学系统设计

为提高联合变换相关器的探测能力,针对640×512红外CCD探测器,设计了1种针对8～12μm波段的红外摄远物镜,用于联合变换相关器的红外目标摄取。此系统体积小、结构紧凑,采用透射式结构,焦距为200 mm,相对孔径为1∶3。应用ZEMAX对设计结果进行了像质评价,在空间频率为17lp/mm时,调制传递函数在0.3以上,基本达到衍射极限,各视场点列图均方根半径与艾里斑半径接近,具有良好的成像质量,满足光学系统的设计要求,提高了联合变换相关器对目标的探测与识别能力。

TGF-β与MAPK细胞内信号转导通路的交互调节及其在心血管疾病中的作用

TGF-β/Sm ad和MAPK细胞内信号转导通路在调节细胞的增殖、分化、凋亡等生物学过程中均发挥着重要的作用。这两条通路可在膜受体、细胞内信号分子和核内基因水平等多个层次发生复杂的交互调节关系,使细胞对外界刺激信号产生相应的生物学效应。它们通过对血管平滑肌细胞(vascu lar smooth musc le cell,VSMC)和内皮细胞的增殖、分化、迁移等细胞生物学行为的调节而抑制或促进高血压、动脉粥样硬化、心肌病等心血管疾病的进展。

ERK参与调节人脐动脉平滑肌细胞内SMAD2/3蛋白及其mRNA的表达

目的了解ERK信号转导通路对人脐动脉平滑肌细胞(hUASMC)内SMAD2/3蛋白及其mRNA表达的影响。方法原代培养hUASMC,实验分四组:1)对照组,2)PDGF组,3)ERK阻断剂组,4)PDGF+ERK阻断剂组。分别用免疫细胞化学和RT-PCR法测hUASMC内磷酸化SMAD2/3蛋白和SMAD2/3mRNA的表达。结果1)与对照组相比,PDGF组hUASMC细胞内磷酸化SMAD2/3蛋白的表达增强(P<0·01);2)四组hUASMC细胞内SMAD2/3mRNA的表达无明显差异。结论在hUASMC中,ERK通路可促进SMAD2/3蛋白的磷酸化,但对SMAD2/3mRNA的表达没有影响。

太赫兹时域光谱无损检测玻纤复合材料的干涉现象研究

玻璃纤维增强复合材料作为新型的先进复合材料,具有质量轻、耐高温、耐冲击等特有的优点被广泛地应用在航空军工等领域。然而,在其生产过程中由于制作工艺的影响,使其内部容易产生分层和夹杂等微小缺陷;另一方面,此类复合材料在其生命周期内,由于外界因素如冲击力、高温等干扰,使得材料表面和内部发生灼痕和脱粘等缺陷。缺陷的存在使得作为结构件的玻璃纤维增强复合材料的安全系数降低,因此有必要对材料内部的缺陷进行检测。太赫兹时域光谱技术得益于太赫兹波段的独有优势,作为传统无损检测方式的有效补充,以其瞬态性、低能性以及指纹谱性近年来被广泛地应用在复合材料无损检测领域,可以有效地对缺陷进行无损检测。通过检测结果对玻璃纤维增强复合材料的性能进行评估,然而利用太赫兹时域光谱技术对缺陷检测分析时,发现对缺陷进行层析成像过程有一些随时间扩散的条纹,条纹的存在掩盖了缺陷的形状,对缺陷的清晰识别产生影响,进一步导致对缺陷的漏判和误判。现阶段,对于缺陷层析成像时条纹出现的原因在理论上的分析鲜有研究,该研究提出了应用时域有限差分技术建模分析太赫兹波与玻璃纤维增强复合材料的相互作用机理。建立在0.2~1.5 THz频段范围内的反射式数值模型,通过数值模拟实现了对玻璃纤维增强复合材料内部1、3以及5 mm深度处的缺陷成像,并且发现,当太赫兹波垂直入射到玻璃纤维复合材料表面时,每一深度处的缺陷均可清晰成像,当太赫兹波以1°倾斜角入射到玻璃纤维增强复合材料表面以及玻璃纤维增强复合材料上下表面存在2°倾斜时,材料内部每一深度处的缺陷成像中均出现了交替变化的条纹,验证了出现条纹的原因是由干涉现象引起的。

基于DMD的红外目标模拟器分光系统设计

基于DMD(数字微镜阵列)的红外目标模拟器是利用DMD反射调制入射的红外辐射,在实验室内模拟真实目标和背景的红外成像,对红外探测和传感设备进行性能测试和评估。介绍了基于DMD的红外目标模拟器的整体结构,阐述了DMD的工作原理,分析了分光系统的设计思想。为了解决照明系统和投影系统结构容易发生重叠的问题,设计了分光棱镜将DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分离开,并用ZEMAX对分光棱镜进行了优化和模拟,设计结果符合使用要求。

基于DMD的长波红外变焦投影系统设计

基于数字微镜器件（DMD）的红外景象模拟器在室内环境下通过模拟真实景物及其环境的红外辐射来测试红外成像系统的性能。为实现基于DMD的红外景象模拟器能够满足不同待测系统的视场角匹配,同时为避免投影系统与照明系统发生空间上的重叠,设计了一套配有分光棱镜的红外变焦投影系统。该系统工作波段为8~12μm,F数为2.7,采用光学补偿变焦方式,可实现50/100/150/200 mm四档变焦。根据四组元系统负组补偿原理及其高斯光学公式对系统光学参数进行计算,选用与参数相近的初始结构进行处理及优化。设计结果表明,各焦距位置在20 lp/mm处的调制传递函数值均接近衍射极限,符合使用要求。

基于数字图像处理技术的测量工件平行度的新方法

本文主要介绍了一种测量管状件轴线平行度的新方法。该方法采用激光准直技术结合数字图像处理技术来进行管状件轴类工件的两轴或多轴平行度的测量。其优点是无损检测、测量精度较高。

关于网络新环境下图书馆期刊服务的探索

本文分析了当前图书馆期刊服务的现状,简要介绍了网络的一些新技术(云计算,无线网络,微博)的含义及对图书馆的应用,并提出图书馆可以引进这些技术创新期刊服务的网络化模式和方法。

长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的红外景象模拟器能够为红外系统性能测试与评估提供先进的手段。根据DMD的工作原理,确定了以分光棱镜来连接照明系统和投影系统的红外景象模拟器总体方案。探讨了红外景象模拟器投影光学系统的像差特性、光学设计和无热化的设计方法,设计了一套工作在长波红外8~12μm,F#为2.8,视场角为3°的投影光学系统,并对该系统在40~60℃之间进行光学被动式无热化设计。结果表明：该系统在所要求的温度范围内,光学传递函数均接近衍射极限,成像质量满足系统的设计要求,并具有辐射能量损失小、分辨率高、结构紧凑等特点。