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基于数字微镜器件的C波段可编程光谱滤波器
摘要： 光学滤波器已应用于可重构电信交换机、可调谐激光器和光谱成像等诸多领域。但目前基于微机电系统(MEMS)的商业化滤波器在电信领域提供的最小带宽仅为25GHz。本工作实验验证了基于数字微镜器件(DMD)的可编程滤波器在C波段实现了12.5GHz的最小带宽，该数值与国际电信联盟(ITU)G.694.1标准的网格宽度相匹配。通过远程向DMD上传二进制全息图，该滤波器能灵活地同时滤除多个波段。其信道数量与中心波长可独立调节，信道带宽和输出功率亦可单独控制。该滤波器的中心波长调谐分辨率达到0.033nm，在整个C波段的插入损耗约为10dB。由于DMD具有约200倍于硅基液晶(LCoS)芯片的高功率处理能力（25KW/cm2），基于DMD的滤波器有望应用于高功率场景。
关键词： 数字微镜器件、光开关、可编程光谱滤波器
更新于2025-11-28 14:23:57
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利用可见光响应性肽骨架光开关调控蛋白质-蛋白质相互作用
摘要： 生命依赖于一系列精心协调的过程，其中蛋白质及其直接相互作用最终决定了细胞功能和疾病发生。近年来，对这些复杂互作的调控引起了关注，甚至被视为一种新型治疗策略。本文我们描述了两种基于偶氮苯衍生物的可见光响应肽骨架光开关的合成与表征，用于实现对蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）的光学控制。这种新型拟肽分子在交替蓝/绿光照射循环下能快速异构化并具有可逆性，且光化学疲劳度低。两者均以纳摩尔级亲和力结合目标蛋白。值得注意的是，最佳拟肽异构体在蛋白结合能力上表现出显著差异，进而通过破坏PPI抑制酶活性的潜力也有所不同。此外，晶体结构测定、分子对接和分子动力学计算提供了分子层面的解释，为未来光控PPI调节剂的设计与合成开辟了新途径。
关键词： 蛋白质-蛋白质相互作用、光药理学、可见光照射、偶氮苯、光开关
更新于2025-11-21 11:20:42
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利用聚合物偶联螺吡喃作为光开关光敏剂实现光控体外基因递送
摘要： 通过用少量含螺吡喃的阳离子共聚物修饰聚乙烯亚胺/DNA复合物的外层包被，开发了一种以螺吡喃为光控光敏剂的基因递送系统，可实现可控的光化学内化效应。采用距离敏感的荧光共振能量转移技术检测到阳离子聚合物与聚乙烯亚胺包被的成功结合，该技术证实了荧光素标记的阳离子共聚物与聚乙烯亚胺缩合的罗丹明标记DNA之间发生了能量转移。这种三元聚合物复合物基于螺吡喃在光致变色和聚集诱导增强光敏化中的双重效应，具有单线态氧生成的可逆可控性，在低DNA剂量下能显著增强bPEI介导的体外转基因效率（从原始15%提升至最终91%），且超螺旋DNA结构完整性不受影响。使用螺吡喃而无需其他光敏剂，避免了基因递送中不可控的长期光细胞毒性问题。
关键词： 基因递送、螺吡喃、光开关、单线态氧、荧光共振能量转移
更新于2025-11-21 11:08:12
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低损耗、宽带非易失性相变定向耦合器开关
摘要： 大规模光子集成电路对现场可编程门阵列（FPGA）的光学等效器件具有浓厚兴趣。以往依赖弱且易失的热光或电光效应的可编程光子器件通常存在占用面积大、能耗高的问题。相变材料（PCMs）因相变时折射率呈现大幅非易失性变化而成为有前景的解决方案，但其较大的光学损耗构成严重障碍。本研究通过采用非对称定向耦合器设计，展示了基于非易失性PCM包覆硅基光子结构的1×2和2×2开关，在30纳米带宽范围内保持小于-10分贝的低串扰，同时实现约1分贝的低插入损耗与仅约30微米的紧凑耦合长度。所报道的光开关将成为光FPGA中光互连网络的基础构建单元，适用于光互连、神经形态计算、量子计算及微波光子学等应用领域。
关键词： 硅光子学、非易失性、光开关、相变材料、可重构光子学、集成光子器件
更新于2025-09-23 15:23:52
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光活性分子中的核自旋单态：从荧光/核磁共振双模态到双分子自旋单态开关
摘要： 核自旋单态是核磁共振（NMR）中的沉默态。然而，它们可被间接探测，并为开发磁共振成像（MRI）对比剂展现出巨大潜力。本文提出两个新概念：首先，我们研究了13C2-四苯基乙烯的双模NMR/荧光特性。该分子在有机溶剂中具有长寿命单态，加水后单态缩短，同时荧光发射显著增强。其次，我们基于含孤立质子的3-2H-香豆素构建了双分子单态开关。紫外光照射下形成二聚体，使两个原本孤立的质子产生耦合，从而形成核自旋单态。用254纳米波长激发可使分子部分解离回单体。
关键词： 光开关、核磁共振波谱、聚集诱导发光、荧光、核自旋单重态
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于二芳基乙烯的多刺激门控光致变色单分子平台
摘要： 门控光致变色体系因其光电领域的优势而备受科研关注，但单分子平台上实现多刺激门控功能的研究却鲜有报道。本研究基于一种简单的席夫碱二芳烯衍生物，设计出实现多刺激门控光致变色功能的新策略。该化合物在任意波长光照下均不显示光开关特性，值得注意的是汞(II)离子、水和质子可分别独立触发其光反应活性并产生不同吸光度变化?；诖说シ肿悠教?，我们构建了包含汞(II)离子、水、质子和紫外光四输入的分子逻辑电路，展现出多控光开关的应用前景。这些成果对开发多重刺激响应型光开关具有重要价值。
关键词： 二芳烯、光开关、分子逻辑电路、多重刺激响应、门控光致变色
更新于2025-09-23 15:23:52
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光开关FRET监测蛋白质-蛋白质相互作用
摘要： FRET是研究荧光分子相互作用的有力方法，目前已开发出多种细胞内FRET检测技术。本文提出一种基于供体分子光开关特性的方法——当存在受体时，其光开关速度比无受体时更慢。该技术称为光开关FRET（psFRET），与已建立但应用较少的光漂白FRET（pbFRET）方法类似，主要区别在于本技术是将分子"关闭"而非光漂白。psFRET技术具备通常归属于荧光寿命成像显微镜（FLIM）的某些FRET成像优势，例如仅需监测供体荧光。但该技术可在常规宽场显微镜上实施，所需光开关关闭的照明光强低于光漂白，且能再次光开关"开启"以重复实验。我们通过数据验证了psFRET方法定量检测细胞内FRET的有效性，并展示了其在蛋白-蛋白相互作用成像及荧光蛋白生物传感器检测中的应用。
关键词： FRET（荧光共振能量转移）、成像、显微镜技术、光开关、荧光
更新于2025-09-23 15:23:52
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分析高阶非线性对反向耦合器中色散关系及光学多稳态产生的影响
摘要： 我们报道了高阶非线性对负折射率材料通道反向耦合器中色散关系和多稳态的影响。研究表明，高强度电场会使光子带隙能量下移。当耦合器正折射率材料通道受五次非线性影响时，色散曲线（δ–q曲线）上支群速度在正q区域降至零，而下支环向正q区域移动；但当负折射率材料通道受χ(5)非线性影响时，上支极小值和下支环出现在负q区域。由于色散关系曲率决定群速度色散，本研究揭示了反向耦合器中实现色散工程的可能性。同时观察到五次非线性会增强多稳态的形成。
关键词： 反向耦合器、多稳态、光开关、负折射率材料
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于盘状柱状纳米结构和分子马达的紫外响应型多功能光电设备
摘要： 有序材料的取向控制不仅能产生新的物理现象，还能促进奇特器件的开发。盘状液晶（DLCs）通过π-π堆叠自组装成柱状纳米结构，形成一维电荷传输通道。然而，由于高粘度及对外部刺激不敏感，以直接即时方式调控此类纳米结构的电学性能极具挑战。本研究通过将分子马达引入DLCs体系，利用紫外光实现了对这类柱状纳米结构电导率的任意调控。采用毛细桥退润湿策略，在目标基底上制备出高度有序的DLC微条带阵列。由于紫外辐照下分子运动对柱状纳米结构电子轨道重叠的影响，365 nm光照可连续调节微条带电导率——其本质在于DLC分子的有序度与紫外光强度及分子马达掺杂浓度相关。该器件还展现出记忆效应和可逆电导变化特性。这种DLC微条带阵列在紫外探测器、存储器件、光开关等领域具有重要应用前景。
关键词： 盘状液晶、可调导电性、分子马达、拥挤烯烃、光开关
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于SOI的柔性滤波元件，具有宽带可调谐特性及全自由光谱范围调节能力
摘要： 我们展示了一种绝缘体上硅柔性滤波元件，该元件采用两个串联耦合的微环谐振器，并配备三个作为可变光耦合器的热光调谐马赫-曾德尔干涉仪。通过单电极配置实现了滤波元件的低复杂度热光控制，从而支持带宽和波长的可调谐性。通过仿真分析详细研究了该模块的性能，并通过实验评估验证了所得结果。实现了9 GHz至103 GHz的宽频带调谐范围，功率效率为0.284 mW/GHz；同时实现了全自由光谱范围波长调谐，效率为0.297 mW/GHz。?？椴迦胨鸷牡陀? dB。
关键词： 硅光子学、光开关、微环谐振器、带宽灵活性、热光控制、波分复用、光学滤波器
更新于2025-09-23 15:22:29