高功率光纖激光器理論及醫(yī)學應用研究.pdf

1、光纖激光器以其無與倫比的性能優(yōu)勢吸引了研究人員的興趣和產(chǎn)業(yè)界的重視。本論文主要研究了利用激光加熱基座法生長復合單晶光纖激光器和保偏大模場面積的光纖激光器，并利用它們設計了用于良性前列腺增生（benign prostatic hyperplasia,BPH）的大功率磷酸氧鈦鉀（KTP）倍頻激光器，使用這種器械的選擇性激光前列腺切除術（photoselective vaporization of the prostate,PVP）將是非常有

2、應用前景的。 介紹了光纖激光器研究的理論基礎，包括光纖激光的物理原理，構造有源光纖的摻雜稀土元素(即或鑭系元素)的原子結構、能級分布和光譜特性等內容；提出了光纖激光器的一個比較合理的分類方法，給出了其結構和典型的諧振腔的設計方法；重點闡述了摻雜稀土離子的雙包層和光子晶體光纖激光器，這是當前獲得高功率光纖激光的基礎；介紹了基于光纖中非線性效應的受激拉曼散射(SRS)和受激布里淵散射(SBS)光纖激光器，光纖孤子激光器，超連續(xù)譜激光

3、器和超快光纖激光器等各種在理論上和實踐中都十分重要的光纖激光器；討論了光放大器并給出了光纖激光器的速率方程；詳細分析了光纖激光器在各領域中的應用，指出光纖激光器有著全面取代傳統(tǒng)固體激光器和氣體激光器的潛力，但真正做到這一點尚需時日，同時它們還可能面臨來自半導體激光器的強有力的競爭。 研究了生長單晶光纖的各種方法，包括激光加熱基座生長方法、毛細管反饋熔化生長、確定邊界薄膜反饋生長和浮帶與基座生長等生長方法，說明了激光加熱基座生長方

4、法的特點，為它的進一步應用打下基礎。 討論了獲得超短脈沖的調Q方法，尤其是令人感興趣的被動調Q方法。利用激光加熱基座生長方法（LHPG），將Nd:YAG和Cr4+:YAG生長成一體化的單晶光纖，得到了被動調Q復合單晶光纖激光器，給出了其速率方程理論，并數(shù)值計算了其各項性能參數(shù)，與實驗結果取得良好的一致。所獲得的被動調Q復合單晶光纖激光器有很好的性能指標，完全有實用價值。 研究了有望構成更高平均功率連續(xù)激光器或更高峰值功率

5、脈沖激光器的新材料——光子晶體光纖，介紹了其拉制方法，說明光子晶體光纖具有極強的光學非線性效應、高的雙折射特性、奇異的色散特性和永無截止的單模傳輸特性等各項新穎奇特而且優(yōu)異的性能指標，一句話，就是它是最有可能擁有完美的駕馭光子的能力的器件！還給出了光子晶體光纖的各種理論和數(shù)值分析法。 研究了BPH的激光切除術，為此進行了豬肝組織、豬肌肉組織和狗前列腺組織的激光氣化的對比研究，并與波長1064nm的釹激光和2100nm的鈥激光的療

6、效進行比較，發(fā)現(xiàn)含血液豐富組織的532納米的選擇性吸收是KTP倍頻激光在用于良性前列腺增生治療時受到青睞的原因，與已有報道結果相符合，進一步證明了綠色KTP倍頻激光器用于BPH治療的美好前景。 提出了將復合單晶被動調Q光纖激光器用作種子光源，再利用保偏大模場面積光纖放大器將其放大到百瓦以上的設計方法，從而將基于振蕩功率放大結構的高功率激光器的放大級數(shù)精簡到最少，并由具有溫度管理裝置的KTP倍頻，這樣將能以極高效率獲得高功率的綠色