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光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是基于迈克尔逊干涉仪的低相干干涉技术,可以实现无损、在体的生物医学检测,成为临床医学成像检测手段之一。基于扫频激光光源的光学相干层析成像(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)是新型的OCT成像技术,和传统的OCT技术相比,SS-OCT具有成像速度快、灵敏度高等优势。SS-OCT系统的成像性能直接依赖于所使用扫频激光光源的特性,具有高扫频速率、宽扫描范围、窄瞬时线宽的新型扫频激光光源对提高SS-OCT的成像性能起着关键性的作用。光纤生物医学传感技术是一种新兴的生物医学传感技术,它是将光纤传感技术与生物医学检测技术等多门学科相互交叉融合的技术,具有抗电磁干扰、体积小、生物相容性好的优点,特别适合于强电磁辐射、内窥和可植入式芯片的在体实时生物医学检测技术。扫频激光光源由于扫频速率快,可以采用示波器来获取时域上的生物传感信息,成为光纤生物医学传感技术中新型光源的重要选择之一,其高速的时域解调能力会大大提升生物医学检测技术的检测速度和效率。本文对面向SS-OCT成像和光纤生物医学传感技术的扫频激光光源进行了系统深入的研究,主要内容包括:1、提出并实现了基于反四波混频(Inverse Four-Wave Mixing,IFWM)效应的窄瞬时线宽傅里叶域锁模(Fourier Domain Mode Locking,FDML)光纤激光器,将其应用于自行搭建的1550 nm波段的SS-OCT成像系统,得到靶板和玻璃片在不同方向上的二维成像。反四波混频效应能够有效窄化光谱,将其与傅里叶域锁模技术相结合,可以得到窄瞬时线宽FDML光纤激光器的扫频输出,从而提高SS-OCT成像系统的探测深度。实验中得到了光源中心波长为1550 nm,光谱带宽为42.6 nm,信噪比大于36 dB,扫频速率为43.115 kHz的扫频输出。将该扫频激光光源用于SS-OCT成像系统中,空气中以全反射镜为样品得出其点扩散函数(Point Spread Function,PSF)图。提出了基于FDML光纤激光器结合微纳光纤布拉格光栅(Micro-fiber Bragg Grating,mFBG)的折射率传感系统,通过时域测量分析手段提高了其测量速度和传感效率,在酒精和水匹配液的折射率传感实验中,时域解调方式的传感分辨率比光谱波长解调的分辨率高出两个数量级,时域折射率传感辨识度比光谱折射率传感辨识度提高了一倍多。2、实现了基于正负色散模块的腔内锁模脉冲色散展宽效应的扫频激光光源,得到了光源中心波长为1555 nm,输出光谱带宽为16 nm,扫频速率为6.17 MHz的扫频输出。将该扫频激光光源用于SS-OCT成像系统中,得到了2 mm深度的PSF组图。提出基于时域解调的光纤生物传感技术,通过腔外级联色散补偿光纤模块(Dispersion Compensating Fiber,DCF),利用不同波长对应时域不同脉冲位置的特性,实现了肿瘤标志物蛋白质大分子p53蛋白的检测。获取了浓度为10 ng/mL肿瘤标志物p53蛋白溶液的生物传感检测结果,p53蛋白抗体抗原特异性结合反应过程中时域脉冲的漂移量为5.5 ns。3、提出了基于线性啁啾布拉格光纤光栅(Linearly Chirped Fiber Bragg Grating,LC-FBG)的腔内锁模脉冲色散展宽效应的扫频激光光源。搭建了基于时域色散展宽技术啁啾光栅对结构的扫频激光光源,得到了光源中心波长为1550 nm,光谱带宽为6 nm,扫频速率为3.48 MHz的扫频输出。高反射率LC-FBG作为正负色散器件,一方面可以有效缩短激光器的腔长,另一方面可以有效解决腔内色散失配的问题。搭建了基于时域色散展宽技术LC-FBG结构的扫频激光光源,高反射率LC-FBG用来提供腔内相等的正负色散量,实现了光纤激光器内色散量的完全匹配,得到光源中心波长为1550 nm,光谱带宽为2.1nm,扫频速率为5.4 MHz的扫频输出,扫频速率得到进一步提升。