基于声光偏转器实现超连续谱中快速无色散波长选择的新原理新方法研究

超连续谱具有超宽的光谱带宽、良好的相干性和准直性，以及可与激光相媲美的高亮度，在超短脉冲产生、光计量学、光通信以及生物医学成像等众多领域有广阔的应用前景。在实际应用中，如何实现超连续谱中快速无色散的波长选择，已成为众多应用领域亟待解决的关键问题。针对这一问题，本项目拟系统深入地研究超连续谱在声光器件中的传输理论，设计简洁高效的色散补偿方案，解决超连续谱的色散补偿这一核心难题，在此基础上采用声光器件实现超连续谱中微秒级快速无色散波长选择，并通过生物模型实验进行验证。本项目的研究将发展超连续谱在声光器件中的传输理论，并为生物医学成像、微细加工以及光存储等众多应用领域提供一种快速无色散的波长选择方法。

飞秒激光以及由其产生的超连续谱在光计量学、光通信以及生物医学成像等众多领域拥有广阔的应用前景。在实际应用中，如何解决飞秒激光和超连续谱的色散问题，进而实现超连续谱中快速无色散的波长选择，已成为众多应用领域亟待解决的关键问题。. 针对上述问题，本项目重点进行了以下五个方面的研究，并取得了一系列的研究成果：. （1）深入研究了飞秒激光在声光器件中的色散特性，发明了一种可应用于飞秒激光的快速可调谐声光滤波器。该装置完全消除了飞秒激光的空间和时间色散效应，可实现多个波长激光之间的微秒级快速切换，可保持出射光束与入射光束共线，且结构紧凑，易于调节。. （2）在快速可调谐声光滤波器的基础上，提出了进一步的改进方案，发明了一种可用于超连续谱的快速波长选择装置。该装置可实现超连续谱中微秒级快速波长选择，且能实现高精度色散补偿，对脉冲进行有效压缩。. （3）在对项目所需声光偏转器的光学特性进行系统分析的基础上，发明了一种基于声光偏转器的激光三维扫描装置及方法。该装置可同时实现XYZ方向的微秒级快速扫描，由于扫描器件为声光偏转器，扫描过程中无物理运动，定位精度高，重复性好。. （4）发明了一种可同时实现双光子激发、二次谐波产生以及共振光散射的多模式光学显微成像系统，在同一系统中同时实现了双光子激发、二次谐波产生以及共振光散射三种成像模式，这三种成像模式具有高空间分辨率以及功能互补的特点。. 上述研究成果可广泛应用于飞秒激光生物成像、光存储和微细加工等众多领域。尤其适合用于活体生物样品的快速高分辨结构和功能成像。. （5）在上述研究的基础上，采用金纳米棒作为生物标记探针，在多模式光学显微成像系统上首次同时实现了人体上皮癌细胞的双光子成像、二次谐波成像以及共振光散射成像，且同时获得了亚微米级的空间分辨率，为生物医学研究提供了一种可靠的、互补的检测手段，有利于提高光学成像技术对早期癌变诊断的准确率，对癌症的临床早期诊断具有重要意义。.