耦合增强：在激光波长调谐及高灵敏受激拉曼成像的研究和应用

发布时间：2022-11-06 13:04

　　耦合在光学领域的应用层出不穷,有光在空间中的耦合,如波导间的光场耦合,微纳光纤与发光材料间的倏逝场耦合,还有基于光与物质相互作用而形成的元激发耦合,如表面等离子体与激子的耦合,激子与声子的耦合等。在光学中,耦合往往能够被利用从而达到优化参数、增强效应的目的。本文利用倏逝场以及元激发的耦合增强效应,分别进行了宽范围波长双向可调纳米激光器的研制和高灵敏受激拉曼散射（stimulated Raman scattering,SRS）光谱显微术的探索,取得的创新成果如下:1.利用倏逝场耦合,实现了基于单根带隙渐变半导体纳米线的宽范围波长双向可调纳米激光器。倏逝场耦合使得微纳光学器件能够通过光学结构复合来实现参数优化和调谐。近年来,利用低维微纳材料制作微纳激光光源成为研究的一大热点。半导体微纳材料因其增益高、折射率高、光场约束能力强、倏逝场强、光学传输损耗低,成为了微纳光子学研究的热门材料。微纳激光器参数调制和优化可进一步拓展其应用范围。波长可调谐微纳激光器在生物成像、集成光学、光通信、环境监测等领域都有广阔的应用前景。但是,由于很难在微纳尺度上同时满足增益介质的带隙连续可调和激光谐振腔的高品质因... 

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 光学中的耦合
    1.2 微纳激光器
        1.2.1 微纳激光器的发展与现状
        1.2.2 微纳激光器的波长调谐
        1.2.3 耦合在微纳激光器波长调谐中的应用
    1.3 拉曼散射光谱显微成像
        1.3.1 拉曼散射光谱显微成像的发展与现状
        1.3.2 增强型拉曼光谱显微成像的发展与现状
        1.3.3 耦合在提高拉曼散射光谱显微成像灵敏度中的应用
    1.4 本论文的研究内容与意义
        1.4.1 本论文的研究内容
        1.4.2 本论文的研究意义
    1.5 章节安排
2 FP-WGM微纳腔耦合
    2.1 引言
    2.2 FP-WGM微纳腔耦合原理及设计
    2.3 FP-WGM微纳腔耦合仿真结果及分析
    2.4 本章小结
3 耦合增强实现波长双向可调谐纳米激光器
    3.1 引言
    3.2 基于FP-WGM微纳腔耦合的纳米激光器特性研究
        3.2.1 阈值特性研究
        3.2.2 纵模特性研究
        3.2.3 偏振特性研究
    3.3 基于FP-WGM微纳腔耦合的波长双向可调谐纳米激光器
        3.3.1 波长双向可调谐纳米激光器
        3.3.2 调谐范围
        3.3.3 调谐分辨率
        3.3.4 调谐稳定性和可重复性
    3.4 单纵模波长双向可调谐纳米激光器
        3.4.1 成功研制单纵模纳米激光器
        3.4.2 探索单纵模波长双向可调谐纳米激光器
    3.5 本章小结
4 电子能级预共振: 一种增强型拉曼的振动耦合应用
    4.1 引言
    4.2 电子能级预共振及两种实现方案
        4.2.1 电子能级预共振的物理图像
        4.2.2 方案一: 探针改造
        4.2.3 方案二: 激发光蓝移
        4.2.4 两种方案的比较
    4.3 可见光预共振受激拉曼散射显微镜
        4.3.1 可见光预共振受激拉曼散射显微镜系统介绍
        4.3.2 可见光预共振受激拉曼散射显微镜性能表征
    4.4 本章小结
5 耦合增强提升受激拉曼散射光谱成像探测灵敏度
    5.1 引言
    5.2 维生素A拉曼散射光谱显微成像最低探测极限突破百微摩尔
    5.3 应用1: 揭示维生素A及其衍生物富集型脂滴的储量与癌细胞耐药性的相关性
    5.4 应用2: 揭示维生素A及其衍生物在胚胎神经元分化及发育过程中的多种形态
    5.5 应用3: 绘制小鼠全脑维生素A及其衍生物光谱地图
    5.6 应用4: 探索维生素A及其衍生物在活体C.elegans中的分布
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录Ⅰ 波长可调微纳激光器简史
作者简介
攻读博士期间取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]固体中的元激发[J]. 李振亚,方俊鑫.  自然杂志. 1984(05)



本文编号：3703552