论文摘要
弹性模量是表征生物组织和材料机械性能的关键参数之一。利用受激布里渊散射法研究生物组织机械性能是一个新兴的研究领域,对研究光散射物理理论和生物医学应用等具有极其重要的意义。目前受激布里渊散射物质弹性模量测量系统主要以单频绿光脉冲激光器作光源,受激布里渊散射信号提取困难。因此,本文为生物组织弹性模量测量系统设计一种正交线偏振双频可调谐脉冲绿光激光器,为生物组织弹性模量测量提供一种新途径。本论文主要内容包括以下几个方面:第一,介绍了脉冲激光技术的国内外研究现状和发展趋势,描述了受激布里渊散射测量原理及生物组织弹性模量的测量方法,论述了双频受激布里渊散射生物组织弹性模量测量系统原理。第二,论述了固体激光器的基本组成和工作特性。介绍了用于物质弹性模量测量的双频脉冲绿光激光器的设计方案,采用PBS分成直线腔和直角腔两个谐振腔,采用Cr4+:YAG被动调Q方法,KTP腔内倍频,PBS和HWP组成的双折射滤光片进行选模等。第三,从被动调Q速率方程出发,建立了内腔倍频被动调Q速率方程。对内腔倍频被动调Q速率方程进行数值模拟,仿真分析了泵浦速率、Cr4+:YAG初始透过率和输出镜反射率等参数对脉冲特性的影响规律。第四,建立了单频脉冲绿光激光器实验系统,在阈值泵浦功率为1.31W时,获得了脉冲宽度为22ns,重复频率为1.35kHz的脉冲绿光激光输出。研究了532nm连续光和脉冲光的功率特性及双折射滤光片的选模特性,测量了 KTP的最佳放置方位角。实验研究了输出脉冲特性与入射泵浦功率和腔长之间的关系,随着入射泵浦功率和腔长的增加,重复频率均逐渐减小,脉冲宽度相应增加,实验与仿真理论相符。测量了HWP绕腔轴旋转时激光输出功率和偏振态的变化规律,随着HWP的旋转,输出功率呈正弦函数变化,周期为π;HWP每旋转α°,输出激光偏振态变化2α°。第五,建立双腔双频脉冲绿光激光器实验系统,获得了正交线偏振可调谐双频脉冲绿光激光输出。在阈值泵浦功率为2.01W时,直线腔和直角腔分别获得了脉冲宽度为40ns、42ns,重复频率为1.72kHz、1.56kHz双频脉冲绿光激光输出。随泵浦功率的增加,直线腔和直角腔重复频率变化为1.74kHz3.75kHz和1.56kHz3.85kHz,呈增大趋势;脉冲宽度变化为40ns35.7ns和42ns36.9ns,呈减小趋势。通过改变HWP1和HWP2的倾角,直线腔和直角腔分别获得的频率调谐范围为039.3GHz和026.1GHz。这种激光器结构简单、调谐方便,能够满足受激布里渊散射物质弹性模量的测量要求。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张讷洁
导师: 邢俊红
关键词: 双频绿光激光器,双频脉冲激光器,正交线偏振,可调谐
来源: 西安理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 物理学,无线电电子学
单位: 西安理工大学
基金: 国家自然科学基金青年项目(No.61205135)
分类号: TN24
总页数: 65
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