علم و نوآوری لیزر و فوتونیک

علم و نوآوری (S&I) - شامل توسعه اولیه و نمایش دستگاه‌های نوری جدید و منابع تابش، استفاده از فناوری‌های نوری برای کاوش و/یا اصلاح مواد، محیط و غیره و توسعه و کاربرد رویکردهای اندازه‌شناسی جدید مبتنی بر نوری است. تکنیک.

 

1. فعل و انفعالات نور-ماده و پردازش مواد

2. سیستم ها و امکانات لیزری

3. لیزرهای نیمه هادی

4. فن آوری های نوری غیر خطی

5. علم و فناوری تراهرتز

6. مواد نوری، ساخت و مشخصه

7. دستگاه های میکرو و نانو فوتونیک

8. اپتیک و برنامه های کاربردی فوق سریع

9. ادغام فوتونیک

10. نوآوری های فوتونیک برای علوم زیستی

11. فیبر فوتونیک: پدیده های جدید، لیزرها، سیستم ها و ساخت

12. ارتباطات نوری و شبکه های نوری

13. سنجش نوری فعال

14. مترولوژی نوری

15. وسایل کوانتومی و اتمی و ابزار دقیق

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

علوم بنیادی (FS) - شامل بررسی تئوری و تجربی خواص اساسی مواد، برهمکنش‌های تابشی و سایر پدیده‌های فیزیکی با استفاده از نور است. مناطق نمایندگی شامل؛ پدیده‌های کوانتومی، نانو اپتیک و فوتونیک، پلاسمونیک، فیزیک میدان بالا/علم اتمی، و فرامواد/ رسانه‌های پیچیده و غیره.

1. اپتیک کوانتومی اتم ها، مولکول ها و جامدات

2. اطلاعات و ارتباطات کوانتومی

3. فوتونیک کوانتومی

4. تحریکات نوری و پدیده های فوق سریع در ماده متراکم

5. اپتیک غیرخطی و پدیده های بدیع

6. نانو اپتیک و پلاسمونیک

7. علم فوق سریع آتوثانیه، لیزر الکترون آزاد اشعه ایکس و نور فوق شدید

8. فرامواد و رسانه های پیچیده

کاربردها و فناوری اپتیک و لیزر

کاربردها و فناوری (A&T) - نمایش و استفاده از فناوری‌های نوری و ابزار دقیق در حال تحول جدید برای رسیدگی به مشکلات در عرصه‌های پزشکی، زیست‌محیطی، انرژی و صنعتی.

 

A&T انجمنی را برای ارائه آخرین پیشرفت ها در مهندسی نوری و کاربرد آن در مسائل دنیای واقعی ارائه می دهد. بر اساس اکتشافات علمی، پیشرفت مهندسی در بلوغ و اجرای فناوری ارائه شده است. ما مهندسان را تشویق می کنیم که مقاله ای را برای بررسی ارائه کنند. تأکید بر منحصر به فرد بودن، تأثیر کار و چگونگی پیشرفت کار در وضعیت هنر است.

 

1. کاربردهای زیست پزشکی

2. تولید، ماشینکاری و نانوچاپ مبتنی بر لیزر

3. ابزارهای نوری برای اندازه گیری و نظارت

4. کاربردهای سنجش محیطی اندازه گیری ها و ابزار دقیق نوری

5. فناوری کوانتومی در حال گذار

6. پیشرفت در فناوری نیمه هادی

پیر برانی، دانشگاه اتاوا

پیر برینی دکترای خود را دریافت کرد. و m.sc.a. درجه در مهندسی برق از École Polytechnique de Montréal، کانادا و B.E.Sc. و B.Sc. درجه های مهندسی برق و علوم کامپیوتر به ترتیب از دانشگاه غربی انتاریو کانادا. دکتر Berini استاد دانشگاه مهندسی برق و فیزیک، صندلی تحقیقاتی دانشگاه در Photonics Plasmon Surface، مدیر مرکز تحقیقات در فوتونیک در دانشگاه اتاوا و مدیر نانوفاب Uottawa. او بنیانگذار و افسر اصلی فناوری شرکت سرمایه گذاری سرمایه گذاری بود و او به طور مداوم با صنعت همکاری می کرد.

    دکتر Berini یک شرکت NSERC STEACIE FELLOWTHER، ACHECTERATOR DISCHANCE NSERC، نخست وزیر جایزه تحلیلی انتاریو (PREA)، دانشگاه اتاوا جوان محقق سال جوایز، جایزه دانشمند جوان اوتوا، جایزه جورج S. Glinski را دریافت کرده است تعالی در تحقیقات، و یک بنیاد کانادا برای پژوهشگر نوآوری است. دکتر Berini عضو IEEE، یک عضو OSA، یکی از اعضای APS، یکی از اعضای آکادمی مهندسی کانادایی و یک عضو انجمن سلطنتی کانادا است. او 12 فصل کتاب را منتشر کرده است، تقریبا 600 مقاله علمی و فنی در دوره های مجازی و جلسات کنفرانس، و مخترع یا مخترع همبستگی در 24 پتنت است. او یک ویرایشگر وابسته Optics Express و یک ویرایشگر مدیریت نانوفوتونیک بود و در حال حاضر یک ویرایشگر وابسته Optica است. او به طور مداوم به سازماندهی چندین کنفرانس بین المللی در فوتونیک کمک می کند. منافع پژوهشی او بسیاری از مناطق اپتیک و فوتونیک را شامل می شود، با پلاسمون های سطحی، متاسارف ها و برنامه های کاربردی آنها علاقه مند است.

نانوساختارهای پلاسمونی (فلز) و کاربردهای آنها در نانوفوتونیک

نانوساختارهای پلاسمونیک برای خواص رزونانس و موجودیت آنها بسیار جالب هستند و توانایی آنها برای تمرکز و افزایش میدان های نوری. این خواص اساسی، اکتشاف بسیاری از برنامه های کاربردی، از جمله دستگاه های اپتوالکترونیک نانومواد (لیزر، آشکارسازها، مدولار، دستگاه های فرمان پرتو)، بیوسنسور برای تشخیص بیماری ها یا رندر رنگ ها را برای اهداف تزئینی یا امنیتی رانده شده است. این بحث یک مرور کلی از چنین برنامه هایی را ارائه می دهد، در حالی که بحث در مورد ویژگی های برجسته این زمینه هیجان انگیز، که به منطقه نانولوژیک تبدیل شده است.

خبرنامه ماهانه سپنتالیزراسپادان

خبرنامه ماهانه با تمرکز بر اینکه چگونه فن آوری های مبتنی بر نور در علوم زندگی استفاده می شود. شامل اخبار، ویژگی ها و تحولات محصول در لیزر، تصویربرداری، اپتیک، طیف سنجی، میکروسکوپ، روشنایی و غیره است.

اپتوالکترونیک تراهرتز پلاسمونیک

اگرچه پتانسیل های منحصر به فرد امواج تراهرتز برای شناسایی شیمیایی و مشخصه مواد برای مدتی طولانی شناخته شده است، عملکرد نسبتا ضعیف طیف سنجی تراهرتز فعلی و سیستم های تصویربرداری همچنان مانع استقرار آنها در تنظیمات میدانی می شود. در این وبینار که توسط گروه فنی نانوفوتونیک برگزار می‌شود، 

سطح موضوع: متوسط - دانش پایه در مورد موضوع را فرض می کند

آنچه خواهید آموخت:

تولید و تشخیص امواج تراهرتز

پلاسمونیک

طیف سنجی تراهرتز

چه کسانی باید شرکت کنند:

دانشجویان کارشناسی علاقه مند به کاربردهای عملی اپتوالکترونیک

دانشجویان فارغ التحصیل و محققین فوق دکتری در رشته های نانوفوتونیک، تراهرتز و پلاسمونیک

محققانی که مایلند با آخرین فناوری های تراهرتز همگام باشند

دستگاه مبتنی بر رنگ روشن و فلورسنت از پوسیدگی دندان جلوگیری می کند

نمونه اولیه O-pH نوری UW می تواند اسیدیته بیوفیلم خوراکی را به صورت غیرتهاجمی اندازه گیری کند.

دستگاه مبتنی بر رنگ روشن و فلورسنت از پوسیدگی دندان جلوگیری می کند

یک دستگاه نوری در حال توسعه در دانشگاه واشنگتن (UW) می‌تواند با شناسایی دندان‌های در معرض خطر قبل از اینکه حفره‌ها فرصتی برای شروع رشد پیدا کنند، به جلوگیری از پوسیدگی دندان کمک کند. نمونه اولیه که O-pH نام دارد، از یک سیستم نور کم مصرف و یک محلول رنگ فلورسنت تایید شده توسط FDA، سدیم فلورسین، برای اندازه گیری اسیدیته بیوفیلم خوراکی روی مینای دندان و ارائه بازخورد کمی استفاده می کند.

مانوجا شارما، محقق، گفت: پلاک دارای باکتری های زیادی است که در اثر تعامل با قند موجود در غذا، اسید تولید می کنند. این اسید همان چیزی است که باعث خوردگی سطح دندان و در نهایت حفره ها می شود. بنابراین، اگر بتوانیم اطلاعاتی در مورد فعالیت اسیدی دریافت کنیم، می‌توانیم ایده‌ای از نحوه رشد باکتری‌ها در بیوفیلم یا پلاک دندان به دست آوریم.

یک نمونه اولیه ابزار دندانپزشکی جدید UW از یک سیستم نور کم مصرف برای نظارت بر واکنش‌ها با محلول رنگ فلورسنت استفاده می‌کند تا تشخیص دهد که مینای دندان در کجا بیشتر در معرض خطر اسیدی بودن پلاک است. با حسن نیت از دانشگاه واشنگتن و IEEE Xplore/Creative Commons.

O-pH یک حسگر PH نوری است که از نور در محدوده 420 نانومتر برای تحریک رنگ فلورسین استفاده می کند. نور فلورسنت را با استفاده از فتودیودهای فیلتر شده با فیبر جفت شده جمع آوری می کند. این سیستم نور را از یک LED منتشر می کند که در حین استفاده از رنگ فلورسنت به دندان ها می تابد. یک کاوشگر نور را منتقل می کند و آن را جمع آوری می کند، در حالی که روی سطح دندان شناور است. نور جمع‌آوری‌شده به یک سیستم اندازه‌گیری مرکزی برمی‌گردد و با استفاده از اطلاعات موجود در نور، سیستم PH هر دندان را نشان می‌دهد.

O-pH از یک روش سنجش pH نسبت سنجی برای تولید یک قرائت عددی از سطح pH پلاک دندان استفاده می کند. pH را در محدوده 4 تا 7.5 اندازه گیری می کند، محدوده pH معمولی بیوفیلم دندان. تیم UW با استفاده از محلول بافر فلورسین با ضریب همبستگی 0.97، سیستم را به یک pH متر آزمایشگاهی کالیبره کرد. محققان کالیبراسیون را در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از محلول بافر متفاوت و دندان‌های مصنوعی و کشیده تأیید کردند.

این تیم با اندازه گیری pH روی سطح دندان ها قبل و بعد از شستشوی شکر، این سیستم را روی 30 کودک در دو گروه مختلف (پیش تمیز کردن و بعد از تمیز کردن) آزمایش کردند. دانشجویان دانشکده دندانپزشکی UW اندازه گیری ها را زیر نظر یکی از اعضای هیئت علمی انجام دادند. O-pH تفاوت قابل توجهی در pH بیوفیلم بین گروه های قبل و بعد از تمیز کردن نشان داد. مطالعه بالینی توانایی O-pH را برای تمایز بین بار بیوفیلم کم و زیاد با استفاده از اندازه‌گیری pH نشان داد.

محققان گفتند که یکی از اشکالات این مطالعه عدم توانایی در اندازه گیری مداوم محل یکسان روی هر دندان در طول هر مرحله از آزمایش است. برای رفع این محدودیت، آن ها O-pH را افزایش می دهند تا توانایی تولید تصاویری را در بر بگیرد که فوراً محل دقیق اسیدیته بالا را به دندانپزشک نشان می دهد، جایی که می تواند حفره جدیدی ایجاد شود. این تیم با استفاده از یک آندوسکوپ فیبری اسکن چند حالته O-pH را از یک دستگاه مبتنی بر نقطه به یک دستگاه مبتنی بر تصویر تبدیل کردند و این نمونه اولیه را روی یک سوژه آزمایش کردند.

شارما گفت که همه باکتری های موجود در پلاک منجر به ایجاد حفره نمی شوند. اندازه گیری اسیدیته محیط بیوفیلم می تواند بدون نیاز به آزمایش انواع خاصی از باکتری های مضر، به دندانپزشکان بفهمد که در مورد نواحی مشکل بالقوه باید بدانند.

پروفسور اریک سیبل انجام آزمایش اسیدیته O-pH را قبل از تمیز کردن دندان های بیمار در نظر می گیرد. او گفت: "دندانپزشک آنها را با محلول رنگ فلورسنت بی مزه شستشو می دهد و سپس دندان های آنها را اسکن اپتیکال می کند تا به دنبال مناطق تولید اسید بالا که در آن مینای دندان در حال تخریب شدن است."

شارما گفت: "ما به نتایج بیشتری نیاز داریم تا نشان دهیم چقدر برای تشخیص موثر است، اما قطعا می تواند به ما در درک کمی از سلامت دهان و دندان شما کمک کند." همچنین می‌تواند به آموزش بیماران در مورد اثرات قند بر روی ساختار شیمیایی پلاک کمک کند.

روش لکه لیزری جریان خون را در ریز عروق ثبت می کند

محققان دانشگاه ملی سنگاپور یک روش خودهمبستگی لکه های لیزری هم کانونی برای تصویربرداری از جریان پویا در عروق ریز ابداع کردند. این تکنیک بدون برچسب است و تصویربرداری کمی و بی‌درنگ از جریان خون در سطح میکروسکوپی را امکان‌پذیر می‌کند.

این سیستم دارای بسیاری از ویژگی های یک میکروسکوپ فلورسانس کانفوکال است. مانند میکروسکوپ فلورسانس کانفوکال، می تواند تصاویر جریان با کیفیت بالا و با جزئیات را از نمونه های بافت ضخیم به دست آورد. روش توصیف شده توسط محققان نیازی به برچسب زدن فلورسانس یا هر روش آماده سازی نمونه دیگری ندارد. در عوض، مکانیسم کنتراست ذاتی است، بر اساس تغییرات فاز نوری ناشی از جریان سلول‌های خون، که می‌تواند به نوسانات شدت نور تصادفی تبدیل شود.

هنگامی که یک نمونه بافت با پرتو لیزر روشن می شود، تصاویر به دست آمده به طور کلی دارای نوسانات شدت تصادفی هستند، به اصطلاح لکه های لیزری. راه‌اندازی تصویربرداری لکه‌ای لیزری کانفوکال در بالای یک میکروسکوپ کانفوکال اسکن خطی اجرا می‌شود که یک خط روشنایی را روی نمونه تشکیل می‌دهد. یک دوربین خطی برای گرفتن انتخابی سیگنال‌های لکه‌ای که از خط روشن می‌آیند و به طور مؤثر نور خارج از فوکوس را رد می‌کند، قرار داده شده است، که یک مشکل جدی است که منجر به کاهش کنتراست و وضوح در تکنیک‌های معمولی تصویربرداری لکه‌های لیزری می‌شود.

با اسکن سریع خط روشنایی در سراسر سطح نمونه، می توان تصاویر دوبعدی لکه های خام را با سرعت بیش از 200 فریم در ثانیه به دست آورد. تجزیه و تحلیل سری زمانی تصاویر لکه ای پیکسل به پیکسل انجام می شود - استراتژی که وضوح فضایی را در تصاویر پردازش شده حفظ می کند.

همبستگی خودکار و محاسبه کنتراست لکه هر دو حالت های رایج تجزیه و تحلیل هستند که پارامترهای مشتق شده از لکه را به سرعت جریان خون محلی مرتبط می کنند.

با این حال، ترکیب میکروسکوپ کانفوکال با تجزیه و تحلیل لکه‌های مبتنی بر همبستگی خودکار، به نام تصویربرداری خودهمبستگی لکه‌ای لیزری اسکن خطی (LSAI)، مزایای قابل‌توجهی دارد. آزمایش‌های تصویربرداری با حیوانات کوچک، محققان را قادر ساخت تا نشان دهند که LSAI می‌تواند سرعت جریان محلی را در پیکسل‌های منفرد، که به‌طور قابل‌توجهی کوچک‌تر از قطر معمولی مویرگ‌ها هستند، کمی کند. علاوه بر این، LSAI به اندازه کافی سریع است تا تغییرات سرعت جریان ویدئویی را در همان سطح میکروسکوپی ثبت کند.

یک کاربرد فوری و مهم تصویربرداری لکه‌دار لیزری کانفوکال، نقشه‌برداری و تعیین کمیت جریان خون پویا در رگ‌های کوچک است که کوچک‌ترین رگ‌های خونی در بافت‌های اندام، از جمله شریان‌های انتهایی، متارتریول‌ها، مویرگ‌ها و ونول‌ها هستند. تجزیه و تحلیل گردش خون در ریز عروق یا میکروسیرکولاسیون، در تجزیه و تحلیل و درک پاتوفیزیولوژی و پاتوژنز طیف گسترده ای از بیماری های انسانی اساسی است.

ابزارهای آزمایشی با وضوح زمانی و تفکیک مکانی به اندازه کافی بالا برای تجسم درون تنی و مهمتر از آن، اندازه‌گیری کمی نقشه‌های جریان خون وابسته به زمان در عروق کوچک برای تحقیقات بالینی و بالینی بیشتر مطلوب هستند.

محققان بر این باورند که این دستگاه می تواند به یک ابزار تصویربرداری استاندارد در تحقیقات میکروسیرکولاسیون و همچنین برای تشخیص بالینی تبدیل شود.