《激光與光電子學進展》第10期封面文章緊湊型彩虹折射儀緊湊型彩虹折射儀《激光與光電子學進展》第10期封面文章|曹建政錛李燦錛吳迎春錛吳學成錛陳玲紅錛邱坤贊錛岑可法. 緊湊型彩虹折射儀的開發與實驗測試[J]. 激光與光電子學進展錛 2019錛 56(10): 101201彩虹自古以來象征著美麗與幻想，因而前人們留下了“斷澗迎風撒碎玉，霧雨當空飛彩虹”等著名詩句。不僅如此，美麗彩虹背後蘊含的物理機理更是幾何光學、波動光學等發展過程中的基礎。圖1 自然界中美麗的彩虹科研人員在實驗室裡制造出人工彩虹，用激光光源替代了太陽光，

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用噴霧液滴代替大氣中水滴。用數字相機記錄下這美麗的彩虹圖像，對其分析可以測量與液滴折射率相關的溫度、濃度、組分以及粒徑、蒸發率等參數，對于深入理解氣液兩相流作用機理、驗證兩相流模擬結果，進而指導和優化工業生產，有著十分重要的意義。這類技術被稱為彩虹折射儀。彩虹折射儀這項技術經過了近30年的發展，先後出現了標準彩虹技術、全場彩虹技術、一維彩虹技術以及相位彩虹技術，但目前這些技術卻僅局限于實驗室測量應用。在實驗室中通常採用分立光學元器件搭建的彩虹測量光路系統佔用面積較大、調整難、集成度低且不宜移動，對環境的清潔度要求較高。然而，工程實際中的待測噴霧往往難以遷移，且環境惡劣，灰塵、液滴等極易沾污光路系統，這極大地限制了彩虹折射技術的應用。因此，發展一款集成式的體積小、便攜密封的彩虹測量裝置十分必要。浙江大學吳迎春研究員課題組設計開發了一款採用集成結構的彩虹折射儀，將整個測量系統集成在一個體積較小的全密封箱體中，以期為彩虹折射技術的應用提供便利。如圖2（a）所示，通過採用商業鏡頭和定焦鏡頭代替單透鏡，提高成像質量。這種設計同時可以縮短系統的軸向長度，減小整體體積。彩虹折射儀的信號接收段採用籠式系統集成，能夠輕鬆實現光路的對準，避免了笨重的光學位移台和升降台。光學元件無需使用接桿固定，降低了折射儀的整體高度，保障了裝置的緊湊性。如圖2（b）所示，整個彩虹系統長寬高縮小到了0.42×0.42×0.15m3。基于該結構的系統能對大範圍折射率的液滴實現高精度測量。圖2 （a）彩虹折射儀原理圖；（b）彩虹折射儀裝置三維圖該課題組使用彩虹折射儀對單組分液滴折射率、雙組分液滴濃度以及液滴溫度進行了一系列實驗測試。採用去離子水噴霧測試了折射儀的折射率測量精度，測量誤差約為2×10-4 。測量了0-100%體積濃度的水-乙醇溶液的折射率，並與文獻數據進行了對比及誤差來源分析。結果表明，所研發的緊湊式折射儀具有測量液滴折射率的獨特功能以及體積小、精度高等優點，適用于工業生產環境，在噴霧場測量中具有很好的應用前景。研究人員表示，

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在後續工作中，將進一步對一維彩虹、相位彩虹等技術進行系統集成化，

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完善配套的彩虹信號實時處理軟件，

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以滿足現場實時測量分析的需求。同時，進一步開發下一代二維、三維彩虹測量技術，推動彩虹折射儀技術的發展。由福建農林大學張亮生教授領導，南京農業大學，比利時根特大學和美國賓州州立大學等多家單位參與的研究工作《睡蓮基因組和早期開花植物進化》（The water lily genome and the early evolution of flowering plants）將于2019年12月19日在國際頂尖學術刊物《自然》（Nature ）上以長文在線（online）發表。開花植物又叫被子植物，主要由真雙子葉、單子葉以及木蘭類和早期開花植物類群。早期開花植物類群有無油樟目、睡蓮目以及木蘭藤目。睡蓮作為早期被子植物類群，其基因組和生物學特點是理解被子植物起源和快速輻射的關鍵一環，具有重要的進化地位和基礎研究價值。睡蓮又是最重要的觀賞花卉之一，

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具有重要的經濟和文化價值。 睡蓮從東北至雲南，西至新疆皆有分布；在植物園、公園、小區的水體裡都有種植。睡蓮和荷花是全世界非常重要的水生觀賞花卉。近20年通過雜交技術培育了大量的睡蓮品種，圍繞睡蓮花開發出了睡蓮茶和香水等產品。在文化上，莫奈的睡蓮油畫非常有名，是印象派畫作的代表作；睡蓮圖案在眾多國家國徽、國旗、錢幣、郵票上也有出現。該研究有兩個方面的重要成果:一是由于睡蓮獨特的進化位置，其基因組與轉錄組結果展示了早期被子植物的進化特點和特征，對揭示被子植物起源和進化具有重大意義。二是睡蓮具有花香和藍色花瓣，該研究解析了花香合成途徑以及藍色花瓣合成關鍵基因，為園藝植物分子遺傳育種提供了重要的目標基因。基因組專家表示“睡蓮是被子植物（開花植物）起源和進化過程中重要節點。張亮生團隊基于睡蓮基因組數據分析確定了無油樟和睡蓮的進化位置，確定了睡蓮祖先發生過多倍化，並且通過睡蓮基因組研究其花器官發育ABCE模型以及花色花香的合成途徑揭示了早期被子植物的一些進化特征。特別是發現睡蓮基因組多倍化對睡蓮的起源和廣泛分布有貢獻，加深了我們對多倍化的認識。該研究是被子植物演化研究的一個重要標志性工作。”園藝植物專家表示“該研究在睡蓮基因組及花色、花香等重要觀賞性狀分子機制方面取得的新突破，對我國觀賞園藝領域物種起源演化及重要性狀的基礎研究具有重要的推動作用，為其他園藝作物復雜基因組解析提供了借鑑。” 《Nature》中文名《自然》，有150年歷史，當前影響因子是43.1。根據國際權威機構湯姆森路透期刊引文報告（Thomson Reuters Journal Citation Reports）的最新統計，全球三大知名期刊最新的影響因子《Nature》為43.07，

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《Cell》為36.22，《Science》為41.04，據了解，改研究論文是我省青年科技工作者作為第一作者和通訊單位的科研成果在該期刊上發表的首篇長篇論文。我是該論文的第一作者和唯一通訊作者。，