[发明专利]一种光声成像系统

说明书

本发明公开了一种光声成像系统，包括光学频率梳模块、合束分束模块、平衡探测模块、斩波模块、光声样品池、超声探测模块、控制扫描模块、数据采集模块和信号处理与成像模块；光学频率梳模块产生两个重复频率不同的激光信号；合束分束模块对激光信号进行合束分束形成探测激光信号和参考激光信号；平衡探测模块对参考激光信号进行平衡探测后得到第一电信号；斩波模块提取探测激光信号中的干涉信号作为激发脉冲信号并入射至光声样品池中产生光声信号；超声探测模块将光声信号换能后得到第二电信号；数据采集处理模块采集第一电信号和第二电信号传输到信号与成像处理模块对待探测物成像。结合双光梳光谱技术与光声成像技术，成像速度和效率高成本低。

技术领域

本发明实施例涉及光声成像技术领域，尤其涉及一种光声成像系统。

背景技术

光声成像是一种基于光声效应的以超声为载体的生物光学功能成像技术。当脉冲激光照射被测物体时，被照射的区域吸收光能，引起绝热膨胀产生超声信号，即光声信号。当采用强度调制连续激光作为激励源时，光声信号的频率与照射光的调制频率相同，其强度和相位则取决于物质的光学、热学、弹性和几何特征，因此光声信号的特征体现了被照射物质的形貌、吸收分布等特征。光声成像正是通过检测光声效应产生的光声信号，从而反演成像区域内部物质的光学特性，并重构光照射区域的内部图像。

光声成像技术可以从多方面分类。根据激发光源的调制方式，可以将光声成像分为时域光声成像和频域光声成像。时域光声成像采用短脉冲激光器激发光声信号。频域光声成像则采用强度调制的连续光激光器。根据探测器的耦合方式，分为接触式光声成像及非接触式光声成像，接触式光声利用超声耦合剂帮助光声信号传导至超声换能器中，非接触式光声采用空气耦合或间接测量(压力或位移测量)方式。根据被测目标体尺度结构及空间分辨率结构，通常分为光声层析成像、光声显微成像、光声内窥成像。为了对不同被测物体实现系统灵敏度的最优化，光声显微发展出透射式和反射式两种测量模式。反射模式中激发光与超声探测器位于被测物体同侧，透射模式则位于异侧，两者均通过光路或者探测设计实现光-声共聚焦。典型的透射式光声显微成像与反射式光声显微成像如图1和图2所示，其中1为光学聚焦物镜、2为被测物体、3为超声探测器、4为光声耦合棱镜。透射式光声显微成像使用高数值孔径的物镜将激光聚焦，达到微米至亚微米尺寸的成像分辨率，但是工作距离会随着数值孔径的增大而减小，将聚焦物镜与超声探测器分别置于样本两侧的结构设置，这种方式只能对薄层样品进行成像。反射式光声显微成像采用光声耦合棱镜将超声探测装置和激光聚焦装置配置在样品同侧，需要使用工作距离更长的物镜，分辨率可达到微米量级，适用于不同厚度样品成像及在体成像。

然而传统光源在单次成像过程中只能采用单一波长的激光进行成像，如果需要更换激发光的波长须更换不同波长激光器，或使用具有一定时延的少数波长同频激光器少数个具有一定时间延时的不同波长的激光器实现多波长探测，因此成像速度受到切换波长的限制，并且成像成本高昂，效率大大受限。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种光声成像系统，以解决现有技术中光声成像成本高、成像速度慢和成像效率低的技术问题。

本发明实施例提供了一种光声成像系统，包括光学频率梳模块、合束分束模块、平衡探测模块、斩波模块、光声样品池、超声探测模块、控制扫描模块、数据采集模块和信号处理与成像模块；

所述光学频率梳模块用于产生第一出射激光信号和第二出射激光信号，所述第一出射激光信号和所述第二出射激光信号的重复频率不同；

所述合束分束模块位于所述第一出射激光信号和所述第二出射激光信号的传播路径上，用于对所述第一出射激光信号和所述第二出射激光信号进行合束形成干涉激光信号，并将所述干涉激光信号分束形成探测激光信号和参考激光信号；

所述平衡探测模块位于所述参考激光信号的传播路径上，用于对所述参考激光信号进行平衡探测后得到第一电信号；

所述斩波模块位于所述探测激光信号的传输路径上，用于提取所述探测激光信号中的干涉信号作为激发脉冲信号；