利用复合换能器测量反射的二次谐波及介质的非线性参量

计算了有限振幅声波在层状媒质中的传播和反射,研究了用二次谐波反射模式的非线性声参量测量方法,设计制作了用于反射法测量非线性声参量的复合结构超声换能器,利用该换能器及有限振幅插入取代法建立了脉冲反射式测量非线性声参量B/A的实验系统,对若干流体和生物样品进行了非线性声参量的测量,其结果与现有文献上的值吻合的很好。     

非线性声参量计算机模拟成像

非线性声参量B/A是生物组织超声辨认的一个重要的新参量.本文从Burgers’方程出发分析了有限振幅平面声波在层状介质中的非线性传播理论,并将它用于二次谐波的声成像,利用通常的CT算法而得的二次谐波数据进行了非线性声参量的计算机模拟成像,用滤波逆投影算法进行图像重建,对简单的样品模型得到了较好的非线性声参量断层图像.     

激光辐照平面靶产生的二次谐波结构

利用单路钕玻璃线偏振激光辐照平面铝靶及铝箔靶,可在实验中观测到二次谐波的频移、加宽、光谱结构及空间分裂等一系列特征,谐波谱及其结构是反映冕区激光与等离子体相互作用的一个重要方面,频移与加宽反映了等离子体的温度及向外膨胀运动,这在文献[1,2]中已有报导。谱线轮廓上小的尖峰结构与垂直方向上的空间分裂,反映了谐波通过非线性介质由于不稳定所引起的时间调制与细丝自聚焦,这可从下面的讨论中看出。我们将从实验布置、实验结果、结果分析等几个方面逐一叙述。     

二次谐波产生的非线性相移的解析研究

给出一种分析二阶非线性级联效应的解析方法，对Ⅱ型二次谐波产生的非线性级联效应进行了详细的理论研究和分析。结果表明倍频晶体中正交输入两个振幅不相等的基波分量时，在近相位匹配下二阶非线性级联效应能够产生大的相移。利用本文的解析方法可以对任意二阶非线性相移产生的过程进行优化，从而以最小的需求输入功率来获得特定的相移。还对由非线性相移诱导的且与光强有关的偏振旋转效应和一种基于偏振旋转效应的全光偏振开关进行了分析和讨论。本文的结果对于建立一种基于Ⅱ型倍频晶体中非线性相移诱导偏振旋转效应的新全固化被动锁模飞秒激光装置具有十分重要的意义。     

具有均匀近声场的圆形压电换能器

本文探讨表面振动速度按各种规律分布的圆形压电换能器的声场.计算了它们的轴线上的声压分布,实验验证了其近声场的均匀程度及远声场的指向性.证明了表面振动速度按多项式(1-ρ~2/α~2)~2及余弦分布的换能器有足够均匀的近声场.     

锥形声源的二次谐波声场分布

本文推导了锥形声源的非线性二次谐波声场分布。理论表明锥形源二次谐波声场沿径向呈Bessel函数分布,且与传播距离无关。另一个重要结论是这种声场的二次谐波束宽刚好为基波的1/2,而非一般情况下的$1 / \\sqrt{2}$倍,此外,我们指出了这种声束在非线性参量B/A成象或测量中潜在的应用价值.     

电磁声换能器的辐射声场研究

分析了一种圆环形螺线圈、垂直偏置磁场结构的电磁声探头在非铁磁性介质铝中的辐射声场特性。首先根据电磁感应原理对探头进行了物理和数学建模,将表面力源近似成水平和竖直分布的两种,且水平分量远大于竖直分量,推导出该种力源产生的声场的理论解析解。分别数值计算出了横波和纵波的切向和法向指向性,并和实验结果进行对比。实验结果和理论计算符合较好,为此种结构的电磁声换能器的实际工程应用提供了理论依据。      

透射共振对二次谐波产生的增强

为了提高二次谐波产生转换效率,本文提出将一维周期光学超晶格两端贴上未被极化的厚度可以改变的非线性介质层,通过调整附加介质层的厚度来调制基频波的场,从而观察二次谐波产生转换效率的变化情况.结果表明:基频渡场可以很大程度地调制二次谐波产生;随着能量的增加,二次谐波产生转换效率增加,随着能量的减小,二次谐波产生转换效率减小;...     

飞秒BBO光参量放大中闲频光二次谐波的产生

由于相位匹配条件和非线性晶体透光范围的限制，400nm蓝光抽运的飞秒β-BaB₂O₄（BBO）光参量放大（OPA）输出的参量光调谐范围有限，很难得到波长小于460nm的蓝光和近紫外光.实验采用1kHz钛宝石九通啁啾脉冲放大器的倍频蓝光作抽运光，超连续白光 作种子光，在Ⅰ类非共线相位匹配条件下，利用宽带的飞秒BBO OPA，在一定的实验参数下 获得了530—810nm放大的信号光，以及810nm—17μm波段范围的闲频光.与此同时 ，还获得了410—700nm连续可调的闲频光的二次谐波，其与闲频光层叠分布，单脉冲能量 为26μJ，转换效率大于5%.仅利用单块晶体的飞秒BBO OPA就可以获得410—810nm连 续可调的飞秒脉冲输出，从而为更多研究和应用的需要提供了重要的光源.对飞秒光参量放 大中闲频光二次谐波产生的条件也进行了理论分析. 关键词： 二次谐波 闲频光 非共线相位匹配 飞秒光参量放大     

非线性光学晶体铌酸钾锂的二次谐波产生

研究铌酸钾锂晶体的近经这过光谱：利用铌酸钾锂晶体对８９０￣９６０ｎｍ的Ｔｉ：ｓａｐｐｈｉｒｅ近红外激光进行倍频,获得蓝得蓝绿光输出;研究了晶体的倍频特性,探讨了提高晶体倍频效率的方法。     

超声换能器带宽对光声成像的影响

研究了不同尺寸吸收体产生的光声压的频谱特性：对于厘米量级、毫米量级和几百个微米量级的吸收体,产生光声压频谱的主要范围分别约为20～300kHz、70kHz～2．5MHz和400kHz～20MHz;讨论了不同频率范围的光声信号对重建图像的影响,低频段的光声信号能反映物体的非边界区域,而高频段的光声信号能突出物体的细微结构,尤其是物体的边界特征。提出了不同尺寸的吸收体要选用或设计不同带宽范围的探测器进行检测的方法．当探测器的带宽范围与光声压频谱范围基本吻合时,损失的频率成份较少,重建的光声图像效果较好,这一结论在仿真和实验结果中都得到了证明。实验用的光源为YAG激光器,波长为532nm,重复频率为30Hz,脉宽为7ns,探测器为针状的PVDF膜水听器,接收面积的直径为1mm。     

球形腔聚焦换能器的非线性声场建模

球形腔聚焦换能器是一种特殊形式的聚焦换能器。为理论证实球形腔聚焦换能器能突破传统超声聚焦在聚焦精度和聚焦增益上的限制,采用Westervelt非线性方程并结合时域有限差分法,建立了球形腔聚焦换能器的非线性声场的数值模型。数值计算了直径为120 mm的0.6 MHz球形腔聚焦换能器的非线性声场,并与传统球壳形聚焦换能器进行了对比。当激励声压为100 kPa时,球形腔聚焦换能器与同尺寸壳形聚焦换能器相比,焦点正声压增益提高约8.5倍,且焦域精度更高,-6 dB聚焦区域在z方向减小约20倍,达到次波长尺度。研究表明球形腔聚焦换能器在高强度聚焦超声精细治疗上具有潜在的应用前景。     

非线性声参量成像及其在医学诊断中应用

本文介绍了我们对于反射模式非线性参量B／A的成像技术的研究结果，包括：(1)基于二次谐波的非线性参量层析成像(2)基于参量阵差频波的非线性参量层析成像(3)非线性参量的等深度C-扫成像。利用这三种成像方法对多种生物组织，特别对正常和病变的生物组织进行非线性参量成像。结果表明，非线性声参量成像可以比线性声参量更容易地判别生物组织的病理状态，从而展示了它在医学超声诊断中的应用前景。     

二次谐波产生中入射啁啾脉冲对相位的影响

讨论了基波为叔率啁啾脉冲的二次谐波产生过程，结果表明选取合适的啁啾参量可以提高二次谐波的光强，但同时会使其波形和相位发生变化，三次相位的畸变主要取决于入射的基波啁啾脉冲，而与相位匹配的失谐量关系不大。     

氮化铝薄膜中的二次谐波产生

利用X射线衍射技术对用直流反应磁控溅射技术沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的氮化铝(AIN)薄膜进行了晶体结构分析,对X射线衍射图样的分析结果表明：用该法沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的AIN薄膜为单晶膜;利用脉宽为10ns、重复频率10Hz、最大平均功率为20W、单脉冲的最大能量为2J的Nd：YAG脉冲激光器对其进行了二次谐波产生的实验研究,对实验结果进行分析表明：沉积在蓝宝石基底(100)晶面上的AIN薄膜能在一个很宽的入射角度范围存在有效二次谐波的输出;且输出的二次谐波功率相对于AIN薄膜的表面法线成对称分布,这表明该AIN薄膜的表面法线方向即为AIN的光轴方向。     

非线性左手材料中的二次谐波

基于电磁场理论，推导了无耗非线性左手材料中二次谐波的曼利－诺关系，及相位匹配条件下正向基波与逆向二次谐波的能量转换过程及其空间分布.验证了可将无耗非线性左手材料的入射面作为反射镜，把能量以二次谐波的形式反射.同时分别给出有限厚度介质板中基波和二次谐波的场强分布数值结果，验证了结论的正确性.最后从相位失配角度说明了相位匹配是分析非线性左手材料二次谐波的重要条件.这为研究左手材料的非线性理论奠定了基础.     

硼酸铅玻璃的光学二次谐波产生

对硼酸铅玻璃体材料样品进行热辅助的平板电场极化(简称热极化)后,通过观察其光学二次谐波(SHG)信号的强弱,得到了不同组分的样品的最佳极化温度,发现其最佳极化温度与玻璃化温度满足一定的关系;同时得到了不同组分的样品在各自的最佳极化温度条件下极化后的二次谐波信号强度与组分的关系;经过对一种组分的样品进行细致研究,发现样品的二次谐波信号强度随着极化电压的增大而增大,并满足幂函数关系.利用有效偶极子释放模型解释了样品的二次谐波信号强度与极化电压之间的超平方关系 关键词： SHG 玻璃 极化     

二次谐波共焦成像的分辨率

通过与双光子荧光共焦成像过程比较,研究了非线性二次谐波的强度脉冲响应函数并对它进行频域分析,获得了横向、纵向截止频率和通频带.研究结果表明：二次谐波共焦成像具有更高的分辨率.     

核运动对非奇次谐波产生的影响

理论研究了H2+、D2+、T2+辐射高次谐波的特点.结果表明,在核运动影响下,不仅奇次谐波呈现红移现象,而且谐波光谱呈现非奇次谐波.随着核质量增大,奇次谐波频移和非几次谐波强度都减弱.但是随着激脉宽增大,非奇次谐波的产生明显被增强.理论分析表明,谐波频移是由谐波辐射在激光上升和下降区间的非对称性导致的;非奇次谐波是由于分子对称性在较大核间距离处遭破坏产生的.     

谐振管形状对热声发动机内非线性声场的影响

研究了谐振管一端受活塞声源激励,另一端刚性封闭条件下,管道形状对热声发动机谐振管内部非线性声场的影响。基于流体力学基本方程建立了渐变截面谐振管内一维非线性声场的模型,考虑了黏性耗散及非线性效应的影响。利用伽辽金法数值求解了该模型的速度势方程,分析了谐振管形状、活塞振动速度及激励频率对管内声场的影响。将双曲形、指数形、锥形、正弦形等四种变截面谐振管内的非线性声场与圆柱形直管的情况进行了比较。结果反映了谐振管内声场的压力波动受活塞振动速度及谐振管形状的影响;显示了当活塞振动幅度较大时,谐振管内出现的波形畸变、频率曲线偏移、共振频率滞后等非线性现象;揭示了变截面谐振管在抑制管内的高阶谐波及提高压比等方面的优越性。