国家实验室管理文化的冲突及对策

国家实验室的建设成为国家科技重大研发战略的重要驱动力之一。依照文化分层理论,国家实验室运营管理实践中存在物质、行为、制度、精神四个层面的文化冲突。由于受到物质文化潜移默化、行为文化弱肉强食,制度文化内隐稳定、精神文化最具韧性等根源的影响所导致的文化冲突在一定程度上影响了国家实验管理的绩效。国家实验室成熟的标志在于管理文化作用机理的建立。国家实验室的利益相关者要遵循文化冲突、融合的规律,采取恰当的文化整合策略,使之成为提高国家实验室管理运营价值倍增的动力之源。

光电子器件与集成

2015年6月16～19日，2015光电子器件与集成国际学术研讨会在武汉举行。此次会议由武汉光电国家实验室（筹）（WNLO）和美国光学学会（OSA）联合承办，是第8届国际光子与光电子学会议（PO—EM2015）与美国光学学会（OSA）联合举办的两个POEM—OSA专题会议（即光电子器件与集成（OE—DI）和能源光子学（PFE））之一。

用于全光缓存的光阈值门理论和实验研究

提出了一种基于光阈值门的全光缓存方案,采用两个非对称的SOA环形腔激光器耦合构成光阈值门,其输出光可以在两种波长上切换,可控制波长转换器实现光包路由,从而将需缓存的数据包路由到缓存端口,避免了复杂的包头处理.建立了光阈值门的理论模型,对10 Gbit/s的光阈值门的动态特性进行了数值模拟和实验研究,实验结果和理论计算结果相符合,实验也表明光阈值门两种输出状态的消光比可达30dB.

信息光电子器件与集成

2014年6月18～21日，“武汉·中国光谷，2014光电子器件与集成（OEDI）国际学术研讨会”（Optoelectronic Devices and Integration （OEDI））在华中科技大学举行。此次国际学术研讨会由武汉光电国家实验室（筹）（WNLO）和美国光学学会（OSA）联合承办，国家自然科学基金委员会支持，是第7届国际光子与光电子学会议（POEM2014）以及美国光学学会（OSA）联合举办的两个POEM—OSA专题会议（即光电子器件与集成（OEDI）和光纤技术与应用（FB—TA））之一。

基于遗传算法和偏最小二乘法的土壤激光诱导击穿光谱定量分析研究

在空气环境下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤成分进行检测,建立了基于遗传算法(GA)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型。将配制的58个土壤样品分为定标集、监控集和预测集,对11种组分Mn,Cr,Cu,Pb,Ba,Al2O3,Ca O,Fe2O3,Mg O,Na2O和K2O的含量分别进行预测。结果表明,GA作为一种谱线选择的预处理方法,可以有效减少用于PLS建模的光谱谱线的数目,从而简化模型。对于土壤中的大部分组成成分,GA-PLS模型能够显著改善传统PLS模型的预测能力。以Mn元素为例,浓度预测均方根误差(RMSEP)从0.0215%降低至0.0167%,平均百分比误差(MPE)从8.10%降低至5.20%。本研究为进一步提高土壤的LIBS定量分析准确度提供了方法参考。

激光-MIG复合焊接2A12铝合金工艺和接头性能

对8mm厚2A12铝合金板进行CO2激光-MIG(metal intergas)复合焊接,讨论了焊接电压和焊接速度对焊缝几何参数的影响,并研究接头显微组织和力学性能。结果表明:熔深和母材熔化面积决定于焊接速度。随着焊接电压的降低,焊缝熔宽、堆高面积、焊缝固液趾角逐渐减小,而成形系数逐渐增加。接头显微组织由α(Al)基体及α(Al)+Al2Cu+Mg2Si三相共晶组成;接头抗拉强度为281MPa,为母材抗拉强度的69%;接头拉伸断口呈韧脆混合断裂,而母材断口呈微孔聚集型延性断裂。

分子与细胞事件的光学可视化——解读2008年诺贝尔化学奖

绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)及其突变体作为报告基因,已被广泛应用于基因表达调控、蛋白质空间定位、生物分子之间相互作用、转基因动物以及药物药效评价和作用机理研究等方面,极大地推动了现代生物学的发展.随着光电信息技术的不断进步,基于荧光报告基因的光学分子成像技术将在细胞、细胞网络、组织、器官和个体等不同层次实现分子与细胞事件的实时可视化,从而在重大疾病的早期诊断和药物研发中发挥重要作用.

钢铁中钒、钛元素的激光诱导击穿光谱定量检测

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量钢铁中钒、钛元素的含量。选取VⅠ440.85nm和TiⅠ334.19nm作为定量分析谱线、基体元素谱线FeⅠ438.35nm作为内标谱线,分别建立了基本定标法和内定标法的钢铁样品中V和Ti含量的光谱分析定标曲线,并将它们用于检验样品的定量分析。研究表明,V和Ti基本定标曲线的拟合相关系数R2分别为0.987 5和0.990 9,对检验样品中V和Ti元素的测定相对误差最大分别为11.1%和4.0%;而采用内定标法时,V和Ti的拟合相关系数R2分别达到0.995 2和0.992 1,对检测样品中V和Ti元素的测定相对误差均可降低到4.0%以下。结果证明,采用内定标的激光诱导击穿光谱分析方法更适于钢铁样品中钒、钛含量的测定。

激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱检测有源发光玻璃中的微量元素

在有源发光玻璃的制备过程中,通常需要掺杂微量元素,用于改善玻璃的发光性能,因此在生产过程中进行快速检测非常重要。本实验针对激光诱导击穿光谱技术(LIBS)分析玻璃中微量元素灵敏度不足的问题,利用激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术(LIBS-LIF)检测了玻璃中3种微量元素Yb,Al和P。使用波长可调谐激光激发等离子体中的Yb+离子、Al原子和P原子,并对这3种粒子在激光诱导荧光中的跃迁过程进行了分析。结果表明,通过激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术,Yb+离子、Al原子和P原子的光谱强度分别增强了23,50和8倍,大幅度提高了LIBS分析的灵敏度。

基于平板探测器的小动物微型CT成像系统

介绍了一套适用于小动物成像的高分辨微型CT成像系统。该系统采用用焦点为100μm的微焦点射线源和成像面积为13cm×13cm的平板探测器测量数据,以旋转扫描的锥束算法进行图像重建。经测试,平板探测器的MTF在调制度10%时,可达到31lp/cm;CT系统放大倍率为1.94时,分辨率可达185μm。用兔股骨为样品,可清晰观察到骨小梁结构,表明该系统可高分辨地实现小动物样本的三维结构成像。

中国数字人体男性数学模型建立及外辐射模拟

基于"中国数字人男一号"高分辨人体结构数据集,通过最小包围盒方法获取中国数字人体男性体素模型各器官空间位置和尺寸信息,建立了中国数字人体男性数学模型,并通过变形实现了不同身高模型的构建。采用蒙特卡罗方法进行了不同能量下光子中子的外部辐射模拟。通过结果对比发现,数学模型与体素模型模拟结果趋势一致,但器官位置和质量对剂量影响较大,低能级下尤为明显。对于不同身高模型,小型个体剂量大于大型个体,深层器官剂量较浅层器官对器官尺寸更为敏感。数学模型定义简单,存储空间小,有利于人体辐射剂量的快速计算。

双波长啁啾相移光纤光栅

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3dB谱线宽分别为20dB和0.08nm,实验结果和理论设计一致.

基于高分辨人体结构数据集的人体生理组学研究

生理组学是运用计算机技术,综合当前在分子生物学、生物化学、生理学及解剖学方面的最新成果,量化以及模式化地处理人体从生理系统到器官,组织,细胞,生物大分子等各个层次的解剖,生化及生理学信息,建立各个层次的生理学模型,并实现层次模型间的整合.文中评述了国际上生理组学的研究进展,讨论高分辨中国数字人体结构数据集在生理组学研究中的作用和地位,提出基于高分辨中国数字人体结构数据集的生理组研究是生理组学的重要发展方向.

TEA CO2激光器不同放电电路放电过程的比较

利用像增强CCD相机对脉冲CO2激光器的放电区进行观测,获得了放电辉光的发展过程,由此研究了长脉冲放电电路和短脉冲放电电路对放电过程的影响。发现普通电容放电电路(长脉冲放电电路)存在与自持放电阶段相对应的二次辉光;采用磁压缩开关的短脉冲放电电路,预电离出现较晚,但预电离辉光峰值和主放电辉光峰值之间间距较短,不存在自持放电阶段,只观测到一次强辉光。长脉冲放电电路与短脉冲放电电路在放电的后期均存在一个阴极位降区形成的过程。短脉冲放电电路有利于产生更窄的脉宽和更高的峰值功率。

用于生理组学协同研究的跨层次建模标记语言(M3L)

根据生理组学多领域多层次协同研究的需求,针对中国生理组学研究的特点,设计了一种跨层次建模标记语言(Mul-tiscale Modeling Markup Language,简称M3L),规范研究过程中的信息描述方法,实现了数学模型和计算数据的开放式共享和重用。M3L包含结构化模型机制、数据存档机制、信息交互与重用机制、数学描述机制、可视化模型及附件描述机制。M3L中针对人体和小动物解剖结构数据的特殊设计实现了结构与功能信息的关联,促进了中国生理组学研究中模型和数据的标准化描述;M3L以跨层次结构化的方式描述模型,符合生理组学研究模型的特点,满足了协同开发的需求。

IMT-Advanced跨层优化技术

适用于有线网络的传统独立分层协议阻碍和限制了未来IMT-Advanced无线网络性能进一步提升,无线网络的发展需要新的优化技术与之相适应。高效跨层、跨模块的资源优化技术,通过发掘各层次、各模块之间的冗余信息,或压缩,或利用,能够明显地改善无线系统性能。跨层优化技术在结合认知科学技术、人工智能技术、凸优化等数学手段的基础上,能对各模块资源合理优化分配,最大程度地提高无线系统的资源利用效率,为网络内无线节点提供更好的业务服务质量(QoS)保障以及用户体验。

一种用于荧光显微切片断层成像系统的远程监控装置

通过对荧光显微光学切片断层成像系统实际成像过程中激光器、液位、平移台等运行状态的分析,针对性设计了对这些关键部件工作状态进行监测的方法。在此基础上,进一步研制了一套可远程监测成像系统工作状态的装置,实现了对成像系统中激光器、液位以及平移台等实时状态的监测,将成像系统从开环工作状态转变为了带实时反馈的可监控工作状态。远程监控装置的使用提高了荧光显微光学切片断层成像系统的实用性与稳定性,提高了所获取数据的完整性。

“细胞与分子免疫学”课程教学模式与教学方法创新

免疫学发展日新月异、内容更新快,教师必须及时在教学内容和教学方法上进行探索和创新。"细胞与分子免疫学"是生命科学与技术学院研究生培养计划中的重要课程之一,我们通过三年教学实践,建立了包含生物学、生物医学工程和医学等领域学者的"学科交叉型"教学队伍,深化教学内容,采用全英语授课的中外研究生混合课堂教学模式,实施互动式与问题讨论式的教学方法,通过多模式教学效果评估,不仅提升了研究生综合学习能力,使得研究生变"学会"为"会学",而且促进了研究生创新思维的培养及实践能力的提升。

光学神经成像研究进展

大脑功能的成像检测在认知神经科学领域具有极其重要的意义。现代光子学技术的发展为认知脑成像提供了新的研究手段,在神经系统信息处理机制研究中发挥重要作用。文章介绍了在神经元、神经元网络、特定脑皮层功能构筑以及系统与行为等不同层次开展神经系统信息处理机制研究的各种光学成像技术,包括多光子激发荧光显微成像、内源信号光学成像、激光散斑成像和近红外光学成像等,并评述了这些有特色的光学成像技术在多层次获取和分析神经信息中的研究进展。

医学虚拟训练的视觉与触觉场景三维同步匹配

基于高精度虚拟中国人男性一号数据集和虚拟现实开发工具 Open Inventor,利用由主动式立体眼镜和力反馈设备构建的仿真平台,实现了视觉场景图和触觉场景图的三维同步匹配。论述了开发环境的具体要求,分析了视觉和触觉场景图三维同步匹配的实现策略,给出了三维同步匹配和注射模拟实验的仿真结果。结果表明,虚拟系统的视觉场景图和触觉场景图的三维同步匹配准确,可实时、快速实现视觉和触觉的立体模式医学虚拟训练。