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聚焦换能器在医学超声及超声检测中得以广泛应用，一方面聚焦声束可在焦区附近提供较高的空间分辩率，从而提高组织定征的精度及超声成像的清晰度；另一方面聚焦声束在焦区附近的较强的非线性效应，可进行非线性组织定征及非线性成像。
本论文建立了聚焦声束在生物组织中非线性传播的理论模型。基于近轴近似及准线性近似下的KZK非线性方程，分别在时域和空间频域研究层状生物媒质中的基波，二次谐波声场。利用高斯声源叠加法来近似表示声源分布，并得到了明确的解析解。并且进一步研究了聚焦接收的共聚焦非线性声场的特性，为进一步研究非线性超声显微镜建立了初步的理论模型。为验证理论方法的有效性，本论文测量了聚焦声束在几种生物软组织的非线性传播特性。