您当前的位置:专题六:生物医学光子学和光学信息处理
1.王琼华(北京航空航天大学) 个人简介:北京航空航天大学教授和博士生导师、国家杰出青年科学基金获得者、国家“万人计划”领军人才、国际信息显示学会(SID)Fellow和Optics Express等期刊的Associate Editor。研究方向为显示与成像技术,负责完成了科研项目20余项,现为国家重点研发计划项目和国家重大科研仪器研制项目的负责人。带领的团队研制了裸眼3D显示器和连续光学变焦显微镜。获准5件美国专利和130余件中国发明专利,出版书籍2部,发表SCI收录论文300余篇。分别于1992年、1995年和2001年在电子科技大学获得学士、硕士和博士学位,1995-2001年在电子科技大学任职到副教授,2001-2004年在美国中佛罗里达大学光学中心任Research Scientist,2004-2018年在四川大学任教授。 |
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报告题目:基于液体透镜的显微镜 报告摘要: 液体透镜具有自适应可调、轻量化和低功耗等优点,在光学成像等领域具有重要应用。本报告将介绍基于液体透镜的显微镜。该显微镜在电压控制下,通过改变液体透镜的曲率实现连续光学变焦,经过光学设计和优化还可以校正像差。研制的一款显微镜样机可实现10—60倍的连续光学变焦,并可实时校正像差,其变焦响应时间达毫秒级。该显微镜无需传统机械移动,可克服传统显微镜变焦中倍率不连续、样品振动和变焦速度慢等不足,将在生物细胞观测和医学病理观测等领域得到广泛应用。
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2.付玲(华中科技大学) 个人简介:华中科技大学武汉光电国家研究中心教授,专注于活体光学显微技术发展与生物医学应用的交叉研究,相关成果发表在在Biomedical Optics Express, Neuron等国际高水平和光电著名期刊,核心技术获中国发明专利授权20项。研制的首台国产共聚焦内窥镜获医疗器械注册证,是全球第二个获批临床应用的探头式共聚焦内窥镜。近五年,主持国家自然科学基金委优秀青年科学基金,科技部国家重点研发计划课题。担任2016年美国光学学会100周年大会(境外国际会议)程序主席,担任2019-2021年西部光子学-神经成像和传感会议(境外国际会议)共主席。担任国际期刊JIOHS主编助理,Neurophotonics、Chinese Optics Letters、PhotoniX等期刊的编委。入选教育部新世纪优秀人才,基金委优青,美国光学学会会士OSA Fellow。 |
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报告题目:内窥显微成像 报告摘要: 光学显微镜是最基本的光学仪器之一,近代与之相关的研究共获得三次诺贝尔奖,涵盖物理学和化学,并已成功应用到诸多领域。如何用新的光学显微成像技术,进行生物体内部的高分辨可视化监测,一直都是光学成像和生物医学研究者不断追求的目标。本次报告将讲解内窥显微成像中的压电-光纤共振扫描规律和光纤共聚焦微型显微物镜成像原理,独特的光纤扫描器和微型显微物镜两种核心器件,以及研制的国内首台医用共聚焦内窥仪器,可实时可视化人体消化道黏膜细胞;介绍内窥显微成像的应用,研制的仪器已应用至胃部疾病的临床诊疗,其技术变形应用至脑功能(奖赏、空间导航记忆环路等)的基础研究。
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3.刘丽炜(深圳大学) 个人简介:刘丽炜,深圳大学特聘教授,博士生导师。国家自然科学基金委优秀青年科学基金获得者,深圳市“孔雀计划”海外高层次C类人才,中国生物医学工程学会生物医学光子学分会副秘书长,《中国光学》编辑委员会青年委员,《中国激光》杂志社青年编辑委员会委员。研究方向是生物医学光子学,主要开展了非线性光学成像及荧光寿命显微成像研究等。 |
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报告题目:非线性光学显微成像技术的生物医学应用 报告摘要:光学显微成像技术是生物医学光子学领域研究的热点,在过去二十多年中,光学显微成像技术发展非常迅速,不断突破传统极限,并越来越多的用于亚细胞、细胞、组织及活体成像研究,为实时动态观察生命体系提供了独特视角,解决了“生物医学光子学”领域的许多关键科学问题。 我们课题组开展了多年的非线性光学显微成像技术在生物医学的基础应用研究,内容涵盖了双光子激发荧光、二次谐波、受激拉曼散射在分子、细胞、组织、活体不同层次的光学显微成像表征。这些光学成像技术为肿瘤治疗过程中微环境的监测提供了强大的技术支持,借助成熟的光学显微成像技术可推进肿瘤治疗过程中微环境定性、定量分析的临床进度。肿瘤微环境是指肿瘤的发生、生长及转移与肿瘤细胞所处的内外环境。肿瘤微环境与肿瘤称为是“种子与土壤”的关系,在肿瘤诊治过程中,肿瘤微环境起着至关重要的作用。因此,对于肿瘤微环境的成像监测成为肿瘤治疗过程中的一个评估手段。本次报告主要介绍课题组近期开展的非线性光学显微成像技术在肿瘤微环境成像的研究工作,包括肿瘤转移路径、细胞内钙离子调控等。
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4.闵长俊(深圳大学) 个人简历:深圳大学纳米光子学研究中心特聘教授,博士生导师,2014年基金委优秀青年科学基金获得者,2013年教育部新世纪优秀人才。长期从事表面等离激元、奇点光束、光镊、超表面、显微传感成像等领域研究。主持国家重点研发计划、基金委重大研究计划重点支持项目等10多项科研项目。发表SCI论文100余篇,被SCI他引2000余次,发表期刊包括Nat. Commu.、Nano Lett.、Light-Sci Appl等。荣获2013年中国光学重要成果奖、2018年教育部自然科学二等奖、2018年中国专利优秀奖等奖项。 |
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报告题目:表面等离激元显微成像技术研究 报告摘要:表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons, SPP)具有突破衍射极限、近场能量增强、对折射率变化非常敏感等特性,近十年来在微纳光子学、生物医学、信息处理等多个领域得到了广泛研究和应用。本课题组通过微纳金属结构设计,结合光学旋涡/矢量光束等新颖光束调控,在显微镜系统中产生了多种纳米尺度、动态可控的结构化SPP光场。并进一步将调控后的SPP光场应用于光学显微镜系统,实现了基于SPP的纳米光镊与拉曼分子成像、高灵敏传感与超宽带生物组织光声显微成像等新技术,为生物分子、细胞、组织等不同尺度成像检测与医学研究提供了光学技术手段。
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5.陈同生(华南师范大学) 个人简介:华南师范大学生物光子学研究院院长,广东省激光生命科学重点实验室主任,激光生命科学教育部重点实验室教授、博士生导师,广东省“千百十人才工程”省级培养对象,中国光学学会生物光子学专业委员会常务委员,中国生物医学工学会生物光子学分委员会常务委员,广东省中国生物医学工程学会副理事长,《激光生物学报》常务编委。主持国家重大科研仪器研制项目、国家863项目和国家自然科学基金项目等国家级科研项目7项,主持广东省科技计划项目、广东省高教厅重点项目和广东省自然科学基金项目等省部级科研项目10余项。研究方向为显微成像技术及其在生物医学中的应用,在Opt express、Appl Phys Lett、Microscopy and Microanalysis、Cancer Letter、 J Cell Physiol、Cell Mol Life Science、J Microscopy、Biomaterails、Free Radical Biology & Medicine、 ACS Appl Mater Interfaces、Cell signal、Apoptosis等学术期刊发表SCI收录论文140余篇,获得国家发明专利10项。 |
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报告题目:定量FRET显微镜的研制与应用 报告摘要:荧光共振能量转移(FRET)显微成像术是在活细胞中研究生物大分子相互作用以及分子复合体结构特征的重要技术。本报告介绍了定量FRET检测技术以及自动宽场FRET显微镜研制及其应用的最新进展。详细介绍了利用定量FRET成像分析技术在活细胞中定量检测了BCL-2家族蛋白分子之间的亲和力及其BCL-2家族复合体分子的结构比例,揭示了BCL-2家族蛋分子新的复合分子结构,为准确理解BCL-2家族蛋白分子网络调控细胞凋亡的机制提供了新的信息。
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6.李步洪(福建师范大学) 个人简历:福建师范大学光电与信息工程学院教授、博士生导师,享受国务院政府特殊津贴专家。中国光学学会激光医学专业委员会和中国生物物理学会光生物化学专业委员会副主任委员。Journal of Innovative Optical Health Sciences和《激光与光电子学进展》编委。从事医学光子技术及其临床转化应用研究,主持国家基金国际合作研究重点项目1项和重点项目1项;发表学术论文120余篇;应邀在国际学术会议上作专题邀请报告30余次;获得福建省自然科学奖二等奖2项。 |
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报告题目:光动力疗法的基础研究及其临床应用 报告摘要:光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)是一种联合利用光敏剂、光和氧分子,通过光动力学反应选择性地治疗恶性病变和良性病变等疾病的精准疗法。临床治疗结果表明:在给定相同光敏剂剂量、给药-治疗时间间隔和光照剂量的情况下,PDT疗效往往因为患者的个体差异而呈现显著差异。因此,如何提高临床疗效已成为PDT临床应用及其推广中亟待解决的技术瓶颈。围绕如何提高临床PDT疗效,报告将详细介绍PDT中新型光源、功能型光敏剂、组织供氧策略,以及先进光学成像技术在剂量调控及其量效评估中的应用。同时,还将介绍PDT在抗菌与抗感染等领域的临床应用新进展。
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7.左超(南京理工大学) 个人简历:南京理工大学电子工程与光电技术学院教授、博士生导师。南京理工大学智能计算成像实验室(SCILab: www.scilaboratory.com)学术带头人,南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI: www.njust-sci.com)执行董事。研究方向为计算光学成像与光信息处理技术。近年来已在SCI源刊上发表论文130余篇,包括JCR一区论文80余篇。6篇论文入选ESI高被引论文,2篇论文入选ESI热点论文,论文Google Scholar引用逾4600次。研究成果12次被选作Adv. Photon., Opt. Lett.与Opt. Express等期刊的封面文章,并多次被SPIE Newsroom、OSA Image of the Week等报道。研究成果获国家发明专利57项,PCT国际专利11项,美国专利5项。国家“优秀青年科学基金”、江苏省“杰出青年基金”获得者。现任PhotoniX Topical Editor, Microwave and Optical Technology Letters、IEEE Access、Associate Editor,《光学学报》、《激光与光电子学报》专题编辑,《红外与激光工程》、中国激光杂志杂志社青年编委等。 |
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报告题目:光强传输方程:非干涉定量相位成像与衍射层析显微 报告摘要:When it comes to ``phase measurement" or ``quantitative phase imaging", many people will automatically connect them with ``laser" and ``interferometry". Indeed, conventional quantitative phase imaging and phase measurement techniques generally rely on the superposition of two beams with a high degree of coherence: complex interferometric configurations, stringent requirements on the environmental stabilities, and associated laser speckle noise severely limit their applications in optical imaging and microscopy. On a different note, as one of the most well-known phase retrieval approaches, the transport of intensity equation (TIE) provides a new non-interferometric way to access quantitative phase information through intensity only measurement. Despite the insufficiency for interferometry, TIE is applicable under partially coherent illuminations (like the Kohler's illumination in a conventional microscope), permitting optimum spatial resolution, higher signal-to-noise ratio, and better image quality. In this talk, we provide an overview of the basic principle, research fields, and representative applications of TIE, focusing particularly on optical imaging, metrology, and microscopy. These results highlight a new era in which strict coherence and interferometry are no longer prerequisites for quantitative phase imaging and diffraction tomography, paving the way toward new generation label-free three-dimensional microscopy, with applications in all branches of biomedicine.
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8.吕晓旭(华南师范大学) 个人简历:华南师范大学信息光电子科技学院教授,博士生导师。吕晓旭教授于2004在天津大学获得“光学工程”博士学位。担任国家自然科学基金委员会专家评审组成员,《中国激光》常务编委,中国光学学会全息与光信息专业委员会常务委员,光学核心期刊Optics Letter、Optics Express 、Optics and laser in Engineering 等论文评阅人。主要从事光学微纳成像检测及其应用研究,包括光学位相测量、数字全息显微术、光学微纳成像技术、成像系统及其应用研究。作为项目负责人主持国家重大科研仪器研制项目1项,国家自然科学基金面上项目7项,省部级自然科学研究基金3项,分别获省级科技进步二等奖1项,三等奖2项;发表科研论文近100余篇,授权20多项发明专利。 |
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报告题目:基于液晶器件的微分干涉相位成像 报告摘要:微分干涉相衬显微镜(DICM)是利用剪切干涉原理的显微成像技术,广泛用于微生物、细胞、光电行业样品的高清晰观测。近年来,其剪切相位可调和定量测量是受到关注的问题。在分析传统DICM原理和所存在问题的基础上,报告了一种用向列液晶在像方实现剪切和定量相位测量技术。利用液晶的双折射和光轴可调整特性,采用向列液晶器件、波片和反射镜,得到了一种大剪切量、剪切量可调、无附加相位的微分干涉技术。利用液晶相移系统,实现了剪切相位的定量测量。实验结果展示了不同剪切量的剪切干涉图和相位图,证明了技术的可靠性。所介绍的技术无需机械机构即可实现相位剪切量大小和方向的任意高精度调整,可以用于微分干涉显微技术的改进。
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9.赵建林(西北工业大学) 个人简介:西北工业大学物理科学与技术学院教授,光学工程及物理学学科博士生导师,超常条件材料物理与化学教育部重点实验室主任,陕西省光信息技术重点实验室主任。兼任中国光学学会全息与光信息处理专业委员会主任、高速摄影与光子学专业委员会副主任,中国仪器仪表学会光机电系统与集成分会副理事长,《光学学报》执行主编。主要研究领域:光场调控、成像及信息感知。发表SCI论文350余篇,授权国家发明专利40余件,出版国家级光学教材3部。 |
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报告题目:基于深度学习和强度传输方程的定量相位成像 报告摘要:实现生物细胞的原位、无损、高分辨率及动态显微成像是生命科学研究的迫切需求。近年来,定量相位显微成像技术凭借全场、定量、无标记、非侵入等优势在生物医学研究领域获得广泛应用,其中,基于强度传输方程的定量相位成像技术因同时具有非相干、非迭代及与传统明场显微镜兼容等特点而备受关注。同时,人工智能技术的快速发展为其在生物医学领域的应用为定量相位成像技术开辟了一个新的实现途径。本文主要介绍基于深度学习和强度传输方程的定量相位成像方法,以及如何将该方法应用于活体生物细胞的动态定量相位显微成像和不同种类细胞的分类识别。
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10.魏勋斌(北京大学) 个人简介:北京大学教授,国家杰青,SPIE Fellow。美国加州大学Irvine分校生物物理学博士。曾任复旦大学研究员和上海交通大学特聘教授。现任北京大学跨学部生物医学工程系教授。共发表NATURE、PNAS等SCI论文80余篇,他引4000余次。获得国家三类医疗器械注册证一项,国内外发明专利十项。国家杰出青年基金获得者,SPIE(国际光学工程学会)Fellow(会士),中国生物医学工程学会生物医学光子学分会主任委员,中国仪器仪表学会医疗仪器分会副理事长。国家基金委信息学部会评专家。主要研究肿瘤的光学成像与检测技术。 |
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报告题目:循环细胞的在体无创动态光学监测 报告摘要:“在体流式细胞仪”在实时高速荧光影像方法和体外流式细胞仪的基础上,创新性地设计了柱面镜光学系统,实现了在体、实时、无损、定量检测循环系统内细胞群体,满足了现有影像技术所不能提供的对细胞定量和在体监测的需求。由于避免了抽血,该光学技术可长时间﹑连续地对同一活体的循环系统内细胞进行动态监测,不需要为获取数据而抽血或杀死动物,填补了该检测领域的空白。这项技术可用于循环肿瘤细胞等循环细胞的监测,适用于肿瘤等疾病的早期诊断和血细胞的免疫分析等研究。
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11.姚保利(中科院西安光机所) 个人简历:中国科学院西安光学精密机械研究所二级研究员,博士生导师,瞬态光学与光子技术国家重点实验室主任,国务院政府特殊津贴专家。主要致力于信息光学和生物光子学领域中超分辨光学成像理论与技术、光学微操纵技术、数字全息显微、光场调控与矢量光学等方面的研究。研制出国内首台具有自主知识产权的结构照明超分辨显微成像系统;研发的激光光镊产品成功投放于市场并出口加拿大。发表论文260余篇,出版专著章节6部,授权发明专利18项。获陕西省科学技术一等奖2项,二等奖1项。获科学中国人2017年度人物、中国科学院王宽诚西部学者突出贡献奖、日本“高速成像奖”。 |
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报告题目:基于压缩感知和深度学习的光学显微成像 报告摘要:近年来光学显微成像技术逐渐由传统成像模式进入计算显微成像时代,摆脱以光学成像系统直接捕捉目标图像的成像方式,取而代之的是利用波动光学、几何光学等理论建立成像目标经光学照明直至探测器采集这一完整成像过程的精确正向数学模型,通过求解该正向模型所对应的“逆问题”,继而以计算重构的方式来获得传统显微技术无法或难以直接获得的样品的高空时分辨信息。其中以物理模型驱动为代表的压缩感知技术和以数据驱动为代表的深度学习技术,改善了实际成像物理过程的不可预见性与高维病态逆问题求解的复杂性,从而也为显微成像技术发展开启了新的大门。结合光片荧光显微成像、结构光照明显微成像、定量相位成像等显微成像领域的新技术与新方法,基于压缩感知和深度学习的光学显微成像技术不但解决了其中难以解决的成像速度问题,还在成像功能、信息获取维度、性能指标(如成像时间和空间分辨率、信噪比等)上都获得了显著提升,形成了具有高分辨、大视场、三维、快速特性的新型光学显微成像技术。
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12.司徒国海(上海光机所) 个人简介:中科院上海光学精密机械研究所研究员,信息光学与光电技术实验室主任,国家高层次青年人才计划入选者。他的研究领域主要包括计算光学成像与光信息处理,迄今已在Nature Photonics、Light Science & Applications等期刊上发表SCI论文60余篇,被引用4000余次,在重要国际学术会议上作过Keynote、Tutoral和Invited报告20余次。他曾获国际Holoknight、全国归侨侨眷先进个人、中科院上海分院第六届杰出青年科技创新人才奖等奖励。目前担任OSA Robert E. Hopkins Leadership Award 评审委员,德国、荷兰、以色列等国家的基金项目国际评审专家。
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报告题目: Computational Imaging: When Optics Meets Deep Learning 报告摘要:It is well known that neural networks including deep learning have been widely employed to solve the problems in recognition and classification. It was not until recently that people started to use them to solve imaging problems. In this lecture, I will first introduce the basic concept of deep learning, and then discuss how it can be adopted to solve computational imaging problems. In particular, I will talk about three use cases: computational ghost imaging, imaging through scattering media, and phase imaging.
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13.曾绍群(华中科技大学) 报告题目:飞秒激光无惯性扫描
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14.李向平(暨南大学) 个人简历:暨南大学光子研究所教授,2009年获斯威本科技大学光子学博士学位。2011-2014年获得澳大利亚研究委员会优秀青年项目资助(ARC APD fellowship)。2013年荣获维多利亚州政府优秀青年称号(Victoria Fellowship). 2014年10月再次荣获澳大利亚研究委员会优秀青年项目资助 (ARC DECRA fellowship). 2015年入选青年千人计划,受聘暨南大学光子技术研究所, 担任教授及博士生导师。同年荣获基金委优青人才计划资助. 主要研究领域包括等离激元、超构表面及大容量光存储技术等。近五年在包括Science, Nature Communications, Light Science & Applications,Nano Letters 等国际期刊发表论文超过50篇。 |
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报告题目:大数据光存储技术 报告摘要:人类社会进入了一个大数据时代,数据总量呈爆炸性增长,每2年翻一番。给现有以硬盘磁存储技术为基础的大数据中心带来了巨大的挑战。尽管光存储技术是公认的绿色节能存储技术,然而受到衍射极限的限制,光存储容量低远远不能满足大数据存储的需求。基于亚波长尺度下光场与物质相互作用的纳米光学技术为突破光学衍射极限,发展多维物理复用存储技术以及超分辨读写技术提供了全新技术途径。本文,我们主要报道了飞秒激光与等离激元纳米材料相互作用的物理机制,以及基于光热形变机制的多维存储技术。尤其利用结构光场丰富的电场矢量以及涡旋光场的拓扑荷,我们开发了从三维光存储到六维光存储的新机制及新技术。此外,我们开发了双光束远场超分辨读写技术,成数量级增大光存储容量。
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