[发明专利]无源激光匀化装置及流式显微高速成像系统

说明书

提供了无源激光匀化装置及流式显微高速成像系统。该装置包括沿激光传播路径设置的多个无源器件，包括第一准直器、多模光纤、第二准直器和第一散射片，其中第一准直器被配置成与多模光纤耦合以将入射到第一准直器的激光耦合进入多模光纤；多模光纤被配置成传输由第一准直器耦合进入的激光以对第一准直器耦合进入的激光进行第一匀化；第二准直器被配置成与多模光纤耦合以接收第一匀化后的激光，并且将第一匀化后的激光出射到第一散射片；以及第一散射片被配置成接收第二准直器出射的激光，对第二准直器出射的激光进行第二匀化，并且出射第二匀化后的激光以对目标进行照明。该装置可在高速成像时降低激光相干性并可用于流式显微高速成像系统。

技术领域

本公开涉及光学成像领域，更具体地，涉及一种无源激光匀化装置及流式显微高速成像系统。

背景技术

在成像技术中，通常需要为目标配置光源以对目标进行照射。特别地，在高速成像应用中，需要能够在短脉冲内提供足够能量用于成像并且易于调制的可快速响应光源。普通的光源(例如，LED、氙气灯等)通常不能满足这样的需求。激光具有能量高、方向性好等优点，因此可以考虑将激光作为高速成像应用中的照明光源。

然而，激光通常具有很强的相干性。例如，在使用激光作为照明光源照射目标时，目标表面会出现明暗相间的条纹或颗粒(这种现象也被称为散斑)，影响成像的效果。为了消除散斑、降低激光的相干性，现有技术中通常采用使激光通过震动元器件等激光匀化方式，利用元器件的高频震动产生相位差等来对激光进行匀化以降低激光的相干性。

随着技术的进步，对成像速度的需求日益增长。提高成像速度可以提高对流动微粒的照射频率从而在单位时间内生成更多的微粒图像。在这种情况下，成像中用于对目标进行照射的激光的曝光时间必须非常短，而现有技术中的震动元器件的震动频率较低，其在远低于振动周期的时间内(即，曝光时间内)无法实现预期的匀化效果。

因此，期望一种可以用于高速成像的激光匀化装置以及对应的成像系统。

发明内容

针对上述问题，本公开提供了一种无源激光匀化装置及流式显微高速成像系统。激光匀化装置可以在进行高速成像时降低激光的相干性以提升照明效果。流式显微高速成像系统可以在采用无源激光匀化装置的情况下，高速地对微粒进行放大成像，从而获得成像效果较好的微粒图像。

根据本公开的一方面提供了一种无源激光匀化装置，包括沿激光传播路径设置的多个无源器件，所述无源器件包括第一准直器、多模光纤、第二准直器和第一散射片，其中所述第一准直器被配置成与所述多模光纤耦合以将入射到所述第一准直器的激光耦合进入所述多模光纤；所述多模光纤被配置成传输由所述第一准直器耦合进入的激光以对所述第一准直器耦合进入的激光进行第一匀化；所述第二准直器被配置成与所述多模光纤耦合以接收第一匀化后的激光，并且将所述第一匀化后的激光出射到所述第一散射片；以及所述第一散射片被配置成接收所述第二准直器出射的激光，对所述第二准直器出射的激光进行第二匀化，并且出射第二匀化后的激光以对目标进行照明。

根据本公开的一些实施例，其中，所述无源器件还包括在所述激光传播路径上位于所述第一准直器之前的聚焦透镜，所述聚焦透镜被配置成接收入射的激光，对所述入射的激光进行聚焦，并且将聚焦后的激光出射到所述第一准直器。

根据本公开的一些实施例，其中，所述无源器件还包括在所述激光传播路径上位于所述聚焦透镜之前的第二散射片，所述第二散射片被配置成接收入射的激光，对所述入射的激光进行第三匀化，并且将第三匀化后的激光出射到所述聚焦透镜。

根据本公开的一些实施例，其中，所述无源器件还包括在在所述激光传播路径上位于所述聚焦透镜与所述第一准直器之间的第二散射片，所述第二散射片被配置成接收所述聚焦透镜出射的激光，对所述聚焦透镜出射的激光进行第三匀化，并且将第三匀化后的激光出射到所述第一准直器。

根据本公开的一些实施例，其中，所述聚焦透镜还被配置成与生成激光的激光源的距离大于或等于所述聚焦透镜的焦距。