基于大模场光波导的1700nm波段偏振复用光源和双色孤子光源建造及其成像应用研究

发布时间：2023-04-26 05:38

　　高能飞秒光纤激光器与大模场光波导中的孤子自频移效应结合可以产生脉宽窄、能量高的宽带可调谐飞秒孤子脉冲,特别适合多光子显微成像技术。目前,除了常规性的多光子成像应用外,利用这种技术产生的飞秒脉冲光源已经成功用于深层组织成像以及多色成像领域。然而,孤子自频移光源在这两个领域的应用并非完善,依然存在进一步优化的可能。在深层成像领域,研究表明1700nm波段是孤子光源在生物深层组织中的最优穿透波段。但其存在的问题是随着多光子信号在深处消耗殆尽,多光子显微成像的深度已经达到了极限。从光源角度进行考虑,主要是由于现有光子晶体棒输出的能量已经达到最大值。在多色成像领域,多色脉冲光源之间的波长间隔无法连续调谐,妨碍了对不同荧光标记物的观察。针对上述两种成像用光源存在的问题,本论文开展了以下研究工作:(1)为了进一步提升孤子光源的功率水平,我们建造了偏振复用光源系统。从偏振复用光源系统共线输出的两束正交偏振孤子脉冲具有相似的波长,脉宽以及能量,而且在自由空间中存在着时间延迟,即相当于一束重复频率加倍的飞秒脉冲光源。与单一偏振的成像光源相比,这种重复频率加倍的飞秒脉冲光源也使得成像光源功率加倍,在多光子成...

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪言
    1.1 多光子显微成像技术(MPM)的原理及其发展现状
    1.2 多光子显微成像技术的光源需求
        1.2.1 满足深层成像需求的1700nm波段高能飞秒脉冲光源
        1.2.2 满足多色成像需求的多色飞秒脉冲光源
    1.3 论文主要内容
第二章 孤子自频移效应(SSFS)以及基于孤子自频移效应的多光子显微成像光源
    2.1 孤子自频移效应
        2.1.1 光孤子
        2.1.2 孤子自频移效应
        2.1.3 光波导材料
        2.1.4 孤子自频移效应的应用
    2.2 基于孤子自频移效应的多光子显微成像光源
    2.3 基于孤子自频移效应的多光子显微成像光源的优化方案
第三章 偏振复用光源系统的建造及其在多光子显微成像中的应用
    3.1 偏振复用光源系统的设计依据
    3.2 基于无保偏结构光子晶体棒(PC rod)的偏振复用光源系统建造及其成像应用
        3.2.1 实验装置建造
        3.2.2 飞秒脉冲光源的产生
        3.2.3 三光子荧光成像应用
    3.3 基于保偏大模场光纤(LMA)的偏振复用光源系统建造及其成像应用
        3.3.1 实验装置建造
        3.3.2 飞秒脉冲光源的产生
        3.3.3 二次谐波成像应用
    3.4 实验结果分析与总结
第四章 双色孤子光源系统的建造及其在多光子显微成像中的应用
    4.1 双色孤子光源系统的设计依据
        4.1.1 预啁啾调节技术
        4.1.2 基于啁啾脉冲放大系统的飞秒光纤激光器(FLCPA)
    4.2 双色孤子光源系统的实验装置建造
        4.2.1 双色孤子光源系统的实验装置
        4.2.2 泵浦光脉宽与双色孤子波长的关系
        4.2.3 泵浦光脉宽与双色孤子波长间隔可调谐范围的关系
    4.3 荧光珠子的双色三光子成像
        4.3.1 成像系统以及双色孤子光源要求
        4.3.2 成像应用
    4.4 实验结果分析与总结
第五章 全文总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3801858