[发明专利]三光束自同步高速扫频光纤激光拉曼扫描成像系统及方法

权利要求书

1.三光束自同步高速扫频光纤激光拉曼扫描成像系统，其特征在于：包括光源模块、空间光合束器件组、基于xy振镜的扫描模块、信号收集放大和处理模块以及计算与图像处理模块，

所述光源模块，使用三光束自同步高速扫频脉冲光纤激光器作为光源，为相干拉曼扫描系统提供信号激发光；

所述空间光合束器件组，用于对三种不同波长的脉冲光束进行合束，以激发样品的拉曼共振信号；

所述基于xy振镜的扫描模块，用于将合束后的脉冲光束照射到样品上并对样品进行扫描，使样品在合束后的脉冲光束的作用下激发拉曼散射光信号；

所述信号收集放大和处理模块，用于收集处理样品受激后产生的拉曼散射光信号；

所述计算与图像处理模块，用于对收集的信号进行成像处理；

所述光源模块包括三光束自同步高速扫频脉冲光纤激光器，所述三光束自同步高速扫频脉冲光纤激光器包括高速扫频斯托克斯脉冲支路、环形腔、倍频泵浦光支路和固定波长斯托克斯光支路，

所述高速扫频斯托克斯脉冲支路包括半导体可饱和吸收镜(43)、第一半导体激光二极管(1)、第一波分复用器(2)、第一增益介质(3)、第一光纤耦合器(4)、光隔离器(5)、声光可调谐滤波器(6)和第二光纤耦合器(7)，半导体可饱和吸收镜(43)、第一波分复用器(2)、第一增益介质(3)和第一光纤耦合器(4)依次连接，第一半导体激光二极管(1)与第一波分复用器(2)连接以接入光路，光隔离器(5)、声光可调谐滤波器(6)和第二光纤耦合器(7)连接成环路；

高速扫频斯托克斯脉冲支路的输出的高速扫频斯托克斯脉冲经第三光纤耦合器(8)分成两路输出，其中一路输出传输至所述空间光合束器件组，另一路输出传输至环形腔，第三光纤耦合器(8)的输入端与第一光纤耦合器(4)的输出端连接；

所述环形腔包括第二半导体激光二极管(32)以及连成环路的第二波分复用器(9)、第二增益光纤(10)和光学集成元件(11)，环形腔的输出从光学集成元件(11)处输出，高速扫频斯托克斯脉冲支路中的另一路输出传输至的第二波分复用器(9)，环形腔的输出光经过啁啾脉冲放大电路放大后，输出为两路，分别为固定波长斯托克斯光支路和倍频泵浦光支路，其中，固定波长斯托克斯光支路通过第四光纤耦合器(30)后经第三光纤准直器(18)传输至空间光合束器件组；倍频泵浦光支路通过第四光纤耦合器(30)输入至倍频模块进行倍频处理后输出到空间光合束器件组。

2.根据权利要求1所述的三光束自同步高速扫频光纤激光拉曼扫描成像系统，其特征在于：所述倍频模块包括依次设置的第五光纤准直器(31)、第二半波片(34)、第二四分之一波片(33)、第三透镜(37)、倍频晶体(36)、第四透镜(38)和第三半波片(35)。

3.根据权利要求1所述的三光束自同步高速扫频光纤激光拉曼扫描成像系统，其特征在于：所述啁啾脉冲放大电路包括依次设置的单模无源光纤(12)、第一掺铒光纤放大器(13)、光纤脉冲强度调制器(14)、第二掺铒光纤放大器(15)、第一光纤准直器(16)、第一反射镜(23)、第二光纤准直器(17)和第四光纤耦合器(30)，所述单模无源光纤(12)接入环形腔的输出，并通过所述第四光纤耦合器(30)将输出分为所述固定波长斯托克斯光支路和所述倍频泵浦光支路；

且在所述第一光纤准直器(16)和所述第一反射镜(23)之间还设置有用于实现脉冲压缩的脉冲压缩空间光器件组。

4.根据权利要求3所述的三光束自同步高速扫频光纤激光拉曼扫描成像系统，其特征在于：所述脉冲压缩空间光器件组包括第一半波片(20)、第一四分之一波片(21)、偏振分光晶体(22)、第一光栅(24)、第一透镜(25)、第二透镜(27)、第二光栅(28)、可调狭缝(26)、第四半波片(29)和第二反射镜(44)，第一半波片(20)、第一四分之一波片(21)、偏振分光晶体(22)依次设置，所述第一光纤准直器(16)出射的脉冲激光通入所述第一半波片(20)，偏振分光晶体(22)将光出射至所述第一反射镜(23)，第一光栅(24)、第二透镜(27)、可调狭缝(26)、第一透镜(25)、第二光栅(28)、第四半波片(29)和第二反射镜(44)依次设置，且第一光栅(24)靠近偏振分光晶体(22)设置。