1 南开大学现代光学研究所，天津 300350
2 应用光学国家重点实验室，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
3 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室，天津 300350
4 汕头市中心医院乳腺疾病诊疗中心，广东 汕头 515041
5 汕头市中心医院临床医学研究中心，广东 汕头 515041
三次谐波源于强脉冲激光照射样品时产生的三倍频光响应，可对生物组织实现无标记、亚细胞量级分辨率、近乎实时的成像。通过与二次谐波信号和双/三光子荧光信号相结合，三次谐波显微成像可在肿瘤术中揭示肿瘤组织的典型病理特征信息，比如细胞增生与血管增生等，从而为医生判断肿瘤边界进而做出肿瘤组织彻底切除与否的决策提供实时帮助。本文阐述了三次谐波显微成像的基本原理，讨论了它在肿瘤术中诊断方面的应用，探讨了基于三次谐波的小型化便携术中诊断仪器，并总结了三次谐波内窥成像的发展现状，这些内容的讨论有望推动三次谐波成像技术的临床化。
医用光学 三次谐波成像 无标记成像 肿瘤诊断 小型化 内窥成像
上海光源自主研制的被动式超导三次谐波腔已通过束流测试，在正常运行时需要对感应腔压进行精确控制，以实现束团拉伸和提高束流寿命的目标。根据这一特定需求研制了一套数字化低电平控制系统，此系统基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array, FPGA）板卡和上下变频板卡，采用I/Q（In-phase/Quadrature）解调技术，设计了慢速步进电机和快速压电陶瓷驱动协同控制算法以及被动超导腔失超探测算法，用于实现腔压幅值稳定度控制及三次谐波腔运行状态监测等功能。在加速器工作在超过120 mA的top-up模式下，三次谐波腔感应腔压幅值的稳定度由开环的±5%提高到闭环的±1%以内，满足设计指标；压电陶瓷驱动电压波动在120 V范围内变化，达到输出电压平滑稳定的效果，束流寿命提高超过一倍。
数字化低电平 三次谐波腔 腔压控制 腔压稳定度 Low level radio frequency Third harmonic cavity Amplitude control Stability
1 中国科学院福建物质结构研究所，福州 350002
2 福州大学化学学院，福州 350108
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室)，福州 350108
本文演示了紧凑的绿色和近红外双色连续波激光光源，其发射波长分别为516 nm和775 nm。设计并制造了级联的周期性极化掺镁铌酸锂晶体，用于同时转换通信波长的二次谐波(SHG)和三次谐波(THG)，可以在相同温度下获得绿色和近红外激光的输出。通过建立一个单程激光测量系统，在2 W泵浦功率下获得516 nm的0.15 mW绿光和775 nm的1.19 mW的光，晶体温度控制在30.8 ℃。实验结果将为单激光器泵浦的紧凑型双波长共线激光器提供重要的案例。
周期性极化MgO∶LiNbO3 准相位匹配 二次谐波产生 三次谐波产生 periodically poled MgO∶LiNbO3 quasi phase matching second harmonic generation third harmonic generation
北京真空电子技术研究所 微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015
针对G波段真空电子器件对大功率、宽频带信号源的需求，开展了G波段三次谐波放大器研究。该放大器利用E波段行波管非线性互作用中的三次谐波电流，通过级联谐波互作用段实现G波段电磁波放大。高性能、实用化G波段宽频带大功率源的设计方案采用非半圆弯曲波导边界折叠波导，利用微波管模拟器套装（MTSS）软件对G波段三次谐波放大器进行模拟优化，结果显示，器件在15 GHz范围内可实现谐波输出功率＞3.6 W，转换增益＞33.3 dB，电子效率＞0.36%。与其他工作在该频段的小型化太赫兹辐射源相比，谐波放大器在输出功率和带宽方面性能优越，为后续开展G波段三次谐波放大器的实际研制工作提供了设计基础。
太赫兹 三次谐波 折叠波导 大功率 宽频带 terahertz third harmonic folded waveguide high-power wide-band 强激光与粒子束
2021, 33(3): 033002
中国电子科技集团公司 第十二研究所，微波电真空器件国家级重点实验室，北京 100015
回旋振荡管采用三次谐波工作方式的互作用磁场只有基波状态磁场的三分之一，可有效降低设计难度，具有广阔的应用前景。通过对三段式单腔结构的耦合系数、起振电流、高频场分布、模式竞争以及注波互作用研究，确定了工作模式为TE03的W波段低电压三次谐波回旋振荡管的基本工作参数；通过粒子模拟软件(PIC)模拟分析，在电子注电压、注电流及速度比分别为35?kV、4?A和1.6时，在93.7?GHz频点处获得15.57?kW的输出功率，效率约11.1%，且该管可在此工作模式下稳定工作。
W波段 低电压 三次谐波 回旋振荡管 粒子模拟 W-band low voltage third harmonic gyrotron oscillator particle simulation 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 13
1 福建工程学院 数理学院, 福州 350108
2 中国科学院福建物质结构研究所 光电材料化学与物理重点实验室, 福州 350002
研究了中心对称晶体中的三阶非线性频率转换, 并在这类晶体中实现了紫外激光的有效输出.确定了负单轴晶体的相位匹配角公式及相应的相位匹配角.选择带有离域共轭π键的冰洲石晶体和α-BBO晶体进行实验.以飞秒激光作为基频光, 在Ⅱ类相位匹配方式下, 利用α-BBO晶体获得了最高单脉冲能量为37.6 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为2.5%; 利用冰洲石晶体获得了最高单脉冲能量为19.3 μJ的266 nm紫外三次谐波, 最高转换效率为1.25%.该研究验证了利用中心对称晶体的三阶非线性效应直接获得紫外激光的可行性和获得深紫外激光的可能性, 为紫外非线性晶体的探索和深紫外激光的研究提供参考.
三次谐波 中心对称晶体 紫外激光 非线性频率变换 冰洲石 α-BBO晶体 Third-harmonic Centrosymmetric crystal UV laser Nonlinear frequency conversion Calcite crystal α-BBO crystal
随着纳米加工和制备技术的不断发展，金属纳米粒子的等离激元光学特性已得到了广泛的研究与应用。本文基于金属纳米颗粒等离激元共振特性，分析了金属纳米颗粒等离激元共振对介质谐波的增强机制，综述了该增强机制在近几年所取得的最新研究成果及其在生物成像领域的应用。金属纳米颗粒等离激元共振在增强介质非线性特性领域的发展趋势是从简单的金属纳米颗粒向复杂形状纳米颗粒和金属纳米颗粒组装体的发展，这些新型金属纳米颗粒在非线性光学、生物医学上的疾病诊断和治疗有良好的实际应用前景。
等离激元 等离激元共振 二次谐波产生 三次谐波产生 谐波成像 plasmon plasmon resonance second harmonic generation third harmonic generation harmonic imaging
1 晋中学院信息技术与工程学院, 山西 晋中 030600
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
利用非线性共轭梯度算法(NCG)设计了无周期光学超晶格(NOS)，在该结构中实现了高转换效率的耦合三次谐波(CTHG)。相对于传统的模拟退火算法(SA)所设计的非周期光学超晶格(AOS)，无论单波长还是多波长的CTHG，利用NCG算法所设计的NOS结构可以得到更高的转换效率。这是因为在无周期光学超晶格结构中每层畴的宽度的选取是任意的，通过NCG算法对每层畴宽度进行优化，可以达到更好的准相位匹配(QPM)。计算了转换效率随光波传播距离的变化情况，结果表明转换效率随光波传播距离的增加而增大，这说明每层畴对转换效率的贡献是积极的，所设计的样品达到了准相位匹配。
非线性光学 耦合三次谐波 高转换效率 非线性共轭梯度算法 无周期光学超晶格 准相位匹配 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091901
中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
设计了用于W波段三次谐波回旋管的带有iris结构的开放式谐振腔。采用低损耗圆对称模式TE02工作。起振电流为2.9 A,欧姆效率67%。PIC数值模拟结果表明,TE02模式在iris谐振腔中可以实现稳定的W波段三次谐波单模振荡。当电压为45 kV、电流为4 A、横纵速度比为1.5时,可以获得25.7 kW功率输出,对应的工作效率为14.3%。
三次谐波 回旋管 W波段 iris结构 third-harmonic gyrotron W-band iris structure 强激光与粒子束
2015, 27(12): 123004
中国工程物理研究院 应用电子学研究所,高功率微波技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
首次实现W波段三次谐波回旋管输出功率突破10 kW.谐波回旋管互作用结构采用带有光阑结构的圆柱型开放式谐振腔,工作模式为低损耗圆对称模式TE02.实验中,在脉冲宽度20 μs、电子束电压45 kV、电流3A、磁场1.23 T时,测得工作频率为95.22 GHz,输出功率13.4 kW,对应效率9.9%.
三次谐波 回旋管 W波段 光阑结构 third-harmonic gyrotron W-band iris structure 强激光与粒子束
2015, 27(7): 070101
