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乳腺癌作为女性最为常见的恶性肿瘤之一,其发病和死亡率位居世界女性第一位。为降低乳腺癌患者复发及转移风险,一般病人在经过乳房切除术后需要对亚临床病灶进行放射治疗。放疗作为一种主要的癌症治疗方式,其主要利用电离辐射所提供的足够能量来杀死肿瘤细胞。利用立体定向放疗（SBRT）这种新兴技术,对乳腺癌患者进行分次高剂量辐射,从而达到保护周围正常器官的同时杀死肿瘤细胞的目的。但由于系统误差和人为误差的存在,误照偏照的情况时有发生,所以放疗过程中剂量测定是保证放疗按计划实施的重要步骤。本文旨在设计一套用于辅助乳腺癌放疗的成像系统,尽可能地降低病人辐射剂量,达到精准放疗的目的。X光致超声成像（XACT）是一种新型的成像方式,它能够在电离光子或电子束照射物体后产生剂量分布的图像。利用辐射脉冲引起的剂量沉积与声波信号振幅成正比这一原理,通过仿真超声传感器阵列采集声压信号,并重建XACT图像,从而验证XACT作为剂量计用于立体定向部分乳腺放疗（SPBI）中x射线位置跟踪与实时剂量监控的可行性。首先,我们设计了一种用于俯卧位立体定向部分乳腺放疗监控的XACT成像装置,从而验证XACT成像技术用于辅助放疗的可能性（对x射线束能量进行实时监控并追踪射束位置）。主要开发了一个内部仿真工作流程:对采集到的一组乳房CT数据,先进行图像分割（区分皮肤、脂肪和腺体三种组织）,再手动模拟经过肿瘤切除术后的血清肿置于三维乳房模体中。为模拟SPBI的治疗计划,我们利用Matlab模拟x射线束照射乳房时的能量沉积与衰减。随后利用K-wave工具箱模拟乳房受照时产生声压信号的传播,用设计好的三维半球形超声探测器阵列检测该信号,接着利用时间反演算法重建时变压力信号,得到与剂量相关的XACT图像,最后将其与原始乳房CT图像融合,从而获得乳房内剂量分布图。由于图像重建在几分钟内即可完成,实时监测病人体内剂量并适时作出放疗调整成为可能。结果表明,XACT可以在SPBI过程中重建三维剂量分布。在重建的体积剂量分布中,GTV（大体肿瘤体积）和PTV（计划靶区）范围内的平均剂量分别为86.15%和80.89%。与治疗计划相比,XACT重建的体积剂量中GTV和PTV的RMSE（均方根误差）分别为2.408%和2.299%。但是,上述一系列仿真均基于计划CT图像,即放疗实施前,需采集病人的CT图像确定靶区位置并制定放疗计划,而CT成像会给病人增加额外的辐射剂量,增加了器官损伤的风险。光声成像作为一种无损检测技术,能够用于放疗前的乳腺癌成像,而激励源的选择对稳定成像具有重要意义。为了进一步完善上述放疗成像系统,我们随后研究了基于二维材料作为可饱和吸收体的光纤激光器,目的是为光声成像提供合适的激励源。本文中,我们首次利用新型二维材料二硒化锆（ZrSe2）与聚乙烯醇（PVA）混合制备薄膜,在测量了其非线性和可饱和吸收特性,并验证其在超快激光应用中的潜力之后,将ZrSe2-PVA薄膜接入掺铒光纤激光器中,通过调整泵浦功率和偏振控制器的位置,改变腔内色散,在光纤双折射和可饱和吸收体的非线性等多重因素作用下,得到稳定的暗孤子和暗-亮孤子对锁模状态,从而验证了在适当的偏振状态下,有希望得到能量高脉宽窄的稳定激光输出,从而促进光声成像用于乳腺放疗前图像采集的进一步发展。