全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制及其在全光学光声成像应用中的实验研究

发布时间：2023-04-26 00:42

　　全固态高重频亚纳秒脉冲激光器具有结构紧凑、光束质量好、易于维护和使用寿命长等优势已经广泛应用于激光测距、激光雷达、激光微加工和生物医学成像等领域。特别是,在光声成像方面,要求激发光的脉冲宽度小于生物组织的热约束时间和压力约束时间以获得高分辨率图像。常用于光声成像的生物组织吸收体是血管组织,其中毛细血管的最小直径为4μm,它的热约束时间约为0.2 ms,压力约束时间约为1.3 ns。因此,只有当脉冲激光的脉宽小于1.3 ns时,才可认为在光辐照阶段吸收体与外界之间没有热扩散且在吸收体中心产生的超声波未传播到吸收体表面。除此之外,为了在保证高分辨率的同时提高成像速度,需要研制出高重复频率(≥1 kHz)、亚纳秒脉冲宽度(<1.3 ns)的激光光源。本文详细阐述了全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的研制工作及其在全光学非接触式光声成像应用的理论和实验研究。主要研究成果如下:1、采用电光腔倒空技术进行全固态高重频亚纳秒脉冲激光器的理论和实验研究。在理论上仔细研究了电光Q开关消光比、电光Q开关的下降沿时间和谐振腔腔长对输出脉冲激光性能的影响。实验上通过优化谐振腔的机械设计、缩短电光Q开关的下降沿...

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 全固态窄脉宽脉冲激光器的产生方法及研究现状
        1.1.1 全固态窄脉宽脉冲激光器的产生方法
        1.1.2 全固态窄脉宽电光腔倒空脉冲激光器的研究现状
        1.1.3 全固态窄脉宽电光调Q脉冲激光器的研究现状
    1.2 光声成像技术及其研究现状
        1.2.1 光声成像技术
        1.2.2 基于接触式光声传感器的光声成像研究现状
        1.2.3 基于非接触式光声传感器的光声成像研究现状
    1.3 本论文的主要工作
第二章 全固态高重频亚纳秒电光腔倒空脉冲激光器
    2.1 引言
    2.2 Nd:YVO4 晶体的性质
    2.3 RTP晶体的性质
    2.4 理论分析
        2.4.1 速率方程
        2.4.2 电光Q开关消光比对输出脉冲激光性能的影响
        2.4.3 电光Q开关下降沿时间对输出脉冲激光性能的影响
        2.4.4 谐振腔腔长对输出脉冲激光性能的影响
    2.5 实验装置
    2.6 实验结果与分析
    2.7 本章小结
第三章 全固态高重频亚纳秒电光调Q脉冲激光器
    3.1 引言
    3.2 理论分析
        3.2.1 速率方程
        3.2.2 输出耦合镜透射率对输出脉冲激光脉冲宽度的影响
        3.2.3 泵浦光与振荡激光的模式匹配对输出脉冲激光性能的影响
        3.2.4 电光Q开关驱动电压对输出脉冲激光性能的影响
        3.2.5 激光晶体的掺杂浓度对输出脉冲激光性能的影响
    3.3 实验装置
    3.4 实验结果与分析
    3.5 本章小结
第四章 全光学非接触式光声成像的实验研究
    4.1 引言
    4.2 非接触式光声传感器的探测原理
    4.3 激发光源的选择
    4.4 实验装置
    4.5 实验结果与分析
        4.5.1 光声传感器的测试
        4.5.2 非接触式光声成像装置的测试
        4.5.3 非接触式光声成像装置的空间分辨率
        4.5.4 模拟样品实验
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
成果目录
致谢
个人简况



本文编号：3801388