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根据采集信号的电极摆放位置，脑机接口可分为侵入式、非侵入式和半侵入式3种。侵入式脑机接口需要神经外科医师通过微创开颅手术将电极直接植入患者大脑。这些植入脑内的电极记录大脑电波信号，经过处理、分析和编码后，将其转换为计算机或其他电子设备可识别的指令，实现对外部设备的控制。侵入式脑机接口的优势在于可以直接获取高质量、高时空分辨率的神经信号，但其技术难度大，存在较高的安全风险，如植入物可能引发大脑排异反应或因移动造成脑损伤等。非侵入式脑机接口用穿戴在患者头部的设备来记录和解读大脑信息，操作简单、成本低、安全性高。由于该技术需要通过头皮和颅骨来采集信号，因此只能获取到大范围脑区的宏观活动信号，获取范围有限，信号空间分辨率较低，同时容易受到外界干扰。半侵入式脑机接口通常将电极植入头皮下或硬脑膜外，无需穿透大脑皮层采集信号，具有较高的信号质量和分辨率，同时降低了直接植入脑内带来的安全风险。
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在激光发明30余年后，随着微加工技术的进步，以及对激光物理研究与激光器件的深入了解，各类微型半导体激光器相继被开发出来，包括微盘激光器、光子晶体缺陷态激光器和纳米线激光器。1992年，美国贝尔实验室成功实现了首个微盘激光器，利用微盘中的回音壁模式，让光在微盘内反复反射，产生共振反馈并实现激射。1999年，美国加州理工大学通过在二维光子晶体中引入点缺陷来约束光，实现了首个光子晶体缺陷态激光器。2001年，美国加州大学伯克利分校首次利用纳米线的端面作为反射镜，成功实现了半导体纳米线激光器。这些激光器将特征尺寸降低至单个真空波长的量级，然而由于光学衍射极限的限制，这些基于介电谐振腔的激光器难以进一步缩小。
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