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飞秒脉冲在随机介质中传播特性的测量

作　者: 付佃力
导　师: 曲士良；刘文军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学
关键词: 飞秒激光随机介质光散射时间分辨二次谐波光学开关
分类号: O43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
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内容摘要

近年来,利用激光对随机介质,尤其是生物组织,进行探测成像的研究得到越来越广泛的关注。光学技术具有非接触、非电离、微创伤甚至无创伤、灵活性高等突出优点,在生物医学领域有着极大的应用价值。但是,组织的不均匀性引起的光散射使得有效信息为散射光所湮没,严重影响了成像质量。对出射光信号进行时间分辨是解决该问题的有效途径之一。本文概述了光在随机介质中传播的相关理论,包括辐射传播理论以及Mie颗粒散射理论,归纳了空间滤波、相干时间选通和非相干时间选通等选通方法,搭建了具备时间选通功能的实验装置,测量了不同随机介质样品的出射脉冲。本文的工作主要包括以下几方面:1.概述了随机介质及其三种类型:离散随机介质、连续随机介质和随机粗糙表面。阐释了光与随机介质相互作用过程中的吸收、散射、偏振等现象的产生机理。2.论述了辐射传播理论,给出了Mie理论的基本结论,并计算了消光截面、散射截面和吸收截面随颗粒粒径、折射率及入射波长的变化情况。3.分析了空间滤波、相干时间选通和非相干时间选通的机制,着重论述了几种非线性光学开关的工作原理。4.以钛蓝宝石再生放大系统产生的飞秒脉冲激光作为光源、二次谐波(SHG)非线性光学开关作为选通方案搭建了测量装置,选取具有代表性的颗粒悬浊液作为随机介质样品,并对几个样品的出射脉冲进行了测量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究意义  8-11
  1.2 课题研究内容  11-13
第2章随机介质基本理论  13-22
  2.1 随机介质及其分类  13-14
    2.1.1 随机介质  13
    2.1.2 随机介质的分类  13-14
  2.2 随机介质对光传播的影响  14-21
    2.2.1 光的吸收  14
    2.2.2 光的散射  14-17
    2.2.3 光的偏振  17-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章光在随机介质中传播的基本理论  22-34
  3.1 输运理论  22-24
    3.1.1 传输方程  22-24
    3.1.2 脉冲激光的近似  24
  3.2 散射理论  24-34
    3.2.1 背景  24-25
    3.2.2 米氏散射理论  25-33
    3.2.3 本章小结  33-34
第4章选通技术  34-43
  4.1 传统选通技术  34-38
    4.1.1 空间滤波  35
    4.1.2 偏振选通  35-36
    4.1.3 相干时间选通  36
    4.1.4 非相干时间选通  36-38
  4.2 非线性光学开关  38-42
    4.2.1 飞秒激光的应用  38-39
    4.2.2 光克尔效应开关  39
    4.2.3 受激拉曼散射放大开关  39-40
    4.2.4 参量放大开关  40-41
    4.2.5 二次谐波光开关  41-42
  4.3 本章小结  42-43
第5章随机介质出射飞秒脉冲信号的实验研究  43-53
  5.1 实验装置  44-46
    5.1.1 光源  44
    5.1.2 分束镜  44-45
    5.1.3 延迟臂及步进电机  45-46
    5.1.4 倍频晶体  46
    5.1.5 光谱仪  46
  5.2 实验结果  46-51
  5.3 结果分析  51-52
  5.4 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  60

飞秒脉冲在随机介质中传播特性的测量

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