甲狀腺腫瘤中紅外光譜頻率上轉換探測

《甲狀腺腫瘤中紅外光譜頻率上轉換探測》是依託南京航空航天大學，由顧曉蓉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：甲狀腺腫瘤中紅外光譜頻率上轉換探測
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：顧曉蓉
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

甲狀腺癌相對於其它癌症，如果發現及時預後情況一般較好，因此甲狀腺癌的早期診斷顯得尤為重要。傳統的檢測手段均不能使甲狀腺腫瘤得到準確的判斷，近年來新興的利用中紅外光譜研究甲狀腺腫瘤具有快速、無創和準確率高等優點，具有良好的套用前景。該技術的發展需要中紅外波段靈敏探測的有力支持，然而該波段探測器的性能受限於光子能量過於微弱及外界熱輻射的干擾。紅外頻率上轉換探測技術可不受探測器對波長的回響限制，將中紅外信號完全轉換到可見光或近紅外波段，為中紅外靈敏探測提供了新方式。本項目提出利用高峰值功率的鎖模光纖雷射器作為泵浦源，解決醫學檢測中，光路發散角大，光譜寬等特點對頻率上轉換探測的影響。利用脈衝泵浦方式將背景噪聲局限在探測時間視窗內，研究環境熱輻射對系統的影響。最終實現將甲狀腺中紅外光譜信號轉換到近紅外波段，利用近紅外波段探測器實現靈敏探測，進而為準確判斷甲狀腺腫瘤提供合理依。

結題摘要

該項目主要研究了適用於頻率上轉換泵浦源和信號源的研究。研究主要分為三個部分： （1） 在全光纖摻鉺光纖雷射器中加入銩鈥共摻光纖，實現摻鉺光纖雷射器的被動調Q和鎖模。考慮到銩離子的上能級壽命較長，鈥離子引入的碰撞機制加速了銩離子由高能級回到基態。另一方面，環形腔結構的雷射器引入了900多米的單模光纖，為銩鈥光纖作為可飽和吸收材料提供了足夠的恢復時間，從而實現了基於光纖可飽和體的鎖模脈衝輸出。雷射器的重複頻率216.6 kHz，中心波長1559 納米。腔內沒有波長選擇器件，鎖模時輸出線寬為0.5 nm，能夠滿足頻率上轉換探測時的準相位匹配的窄線寬要求。 （2） 在非線性偏振旋轉鎖模的環形腔摻鉺光纖雷射器中加入銩鈥共摻光纖實現混合鎖模。長腔條件下，非線性偏振旋轉會引入峰值嵌位效應，我們對比了有銩鈥共摻光纖和沒有銩鈥共摻光纖時，脈衝寬度隨泵浦光功率變化的比率，發現在有銩鈥共摻光纖的情況下，單位泵浦功率的變化能夠引起的脈衝寬度變化更大，約為沒有銩鈥共摻光纖情況下的3倍。有效的改變輸出光的脈衝寬度可以適應不同信號光的頻率上轉換探測系統。 （3） 多波長的信號光對於頻率上轉換探測系統而言也很重要，同時實現多波長的頻率上轉換探測可以極大的提高探測效率。我們利用在雷射腔內加入多模光纖實現了摻鉺光纖雷射器和摻鐿光纖雷射器的多波長脈衝輸出。