高空间分辨的紧凑型光参量放大成像技术的研究
自上世纪九十年代以来,光参量放大被用于图像信息领域.光参量放大成像具有自己的独特优势,应用市场遍布生物医学、物理、材料、航天航空、军事国防等各个领域.利用光参量放大成像技术对生物组织进行成像分析,可以提取丰富的生物组织形状结构信息;将光参量放大技术运用于激光雷达成像系统,还可大大提高成像记录灵敏度和分辨率;利用超短脉冲作为时间快门进行图像频率转换可实现高时间分辨的荧光寿命成像;利用超短脉冲的超高泵浦强度可显著提高光参量放大成像技术的空间带宽;光参量放大的频率转换图像技术还可用于红外诊断检测等等.可见这种新兴的光学成像技术有着重要的应用价值.本论文理论和实验研究了以超短脉冲作为泵浦,分别利用超短脉冲激光和单色连续光两种不同信号光的光参量放大成像特性,提出了基于非临界相位匹配和消除几何拖尾效应的设计,并实验上实现了高空间分辨的光参量放大成像.研究内容主要为以下三点:1、对光参量放大进行理论分析.从三波耦合波方程出发,分析参量过程的能量转换;介绍参量过程基本概念,包括走离效应、相位匹配的接受容限角等;我们不仅分析Ⅰ、Ⅱ类相位匹配的条件,并且以非线性晶体?-BBO为例,通过数值分析讨论了光参量放大的增益特性以及带宽.2、理论分析光参量放大成像特性.分析光参量放大器的空间增益以及空间带宽特性,讨论非共线相位匹配对光参量放大成像的空间分辨率的影响,并计算设计了能实现非临界相位匹配同时消除成像几何拖尾效应的光参量放大器.3、设计和实验研究了一种结构紧凑的高空间分辨光参量放大成像技术.本论文分别利用超短脉冲激光和单色连续光进行Ⅰ、Ⅱ类非共线光参量放大的研究.研究结果表明基于Ⅱ类非共线光参量放大成像所获得的空间分辨率较Ⅰ类的高.在参量增益为104的情况下Ⅱ类非共线光参量放大的闲频光成像的二维空间带宽积可高达74,000.该论文的创新成果为实验上获得了以连续1064 nm激光为信号光的Ⅱ类相位匹配的高空间带宽积的光参量放大成像.其特色:1)连续光信号光波长的选择灵活自由,同时无需与泵浦光的时间同步装置,结构简单紧凑、稳定性好,且光路易于调节;2)同时消除几何拖尾效应和实现非临界相位匹配,在水平和竖直方向上提高了闲频光的空间带宽.
- 作者：
- 陈文婷
- 学位授予单位：
- 深圳大学
- 专业名称：
- 光学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 徐世祥
- 中图分类号：
- O439；TP391.41
- 关键词：
- 光参量放大；空间带宽；非共线相位匹配；非临界相位匹配；几何拖尾效应
- Optical parametric amplification； spatial bandwidth； non-collinear phase-matching； noncritical phase-matching； spatial geometrical smearing