[发明专利]时空增量光纤扫源

说明书

时空增量光纤扫源包括用于生成光脉冲的激光脉冲生成器和个体光纤的光纤阵列（24）。光纤阵列（24）具有输入端（21）和输出端（23），其中在输入端（21）处的光纤基本上同时地接收光脉冲。输出端（23）处的光纤以光栅扫描图案（例如正方形图案）被布置，其中每个光纤中的光学延迟大于扫描图案方向上的先前一个。结果，光以完全光学的二维光栅扫描图案退出阵列（24）。它不具有移动部件，并因此不具有机械惯性，所以可以实现极其高速的扫描。

技术领域

本发明涉及用于提供超快无惯性空间扫描激光脉冲的光纤源。

背景技术

光学成像在过去十年中已经引起来自各个领域、尤其是工业检查和生物医学诊断的极大关注。随着科学研究已经越来越深入到这些领域的细节中，人们已经变得对动态行为越来越感兴趣，特别是那些涉及生命科学的动态行为，例如血液动力学、细胞学和神经学，所述动态行为提供可以帮助提供人体的更好理解的信息。特别是对疾病和其他组织功能性的超快动态诊断存在很大兴趣。为了可视化高速动态事件，要求光学成像器来提供高敏感度和高吞吐量。例如广泛使用的CCD/CMOS相机和光电倍增管（PMT）之类的现代光接收器可以提供出色的敏感度。另一方面，它们的成像速度受到很大限制，这导致模糊的图像。因此，增强光学系统的速度已成为近年中的热门话题。典型地，为了增加光学系统的有效速度，存在必须解决的两个主要问题：扫描速度和信号读出速度。

执行二维（2D）成像的常规方式是通过多维平移平台（translation stage）在对象上逐点扫描（即，光栅扫描）。不幸的是，机械惯性将这些庞大平台的移动速度限制到，典型地，若干mm/s。对于这类机械平台或执行器（actuator）的示例，参见Newport公司制造的LTA精密电动执行器，系列300862。https: //www. newport. com/Precision-Motorized-Actuators, -LTA-Series/300862/1033/info. aspx#tab_Specifications。因此，完成2D图像扫描花费几十分钟或者甚至几小时。

可以由机械平台通过光束来移动对象或样本，或者，不是移动样本，更有利的方式是通过使用高速扫描检流计镜（~kHz）或声光偏转器（AOD，几十kHz）在对象上扫描激光束，这可以将2D成像帧速率提升到100 Hz。参见通过引用在其整体上并入本文的X. Chen，U.Leischner，Z. Varga，H. Jia，D. Deca，N. L. Rochefort和A. Konnerth，“LOTOS-basedtwo-photon calcium imaging of dendritic spines in vivo”， Nat. Protoc. 7（10），1818-1829（2012）。虽然在后一种情况下，即在移动光束的情况下，确实可以执行视频速率成像，但是其仍然离针对那些高度动态对象的3D体积可视化的要求远。