[发明专利]一种宽谱高分辨率光学相干层析成像系统

摘要

本发明公开了一种宽谱高分辨率光学相干层析成像系统，本发明采用光子晶体光纤超连续谱光源，通过衰减片(AS)，功率降为20mW。整个系统在暗室环境下进行，无其它背景光。由超连续谱光纤光源发出的光接入到自由空间光学相干层析成像系统，宽带消色差透镜用于将光会聚到样本上。采用双路平衡探测方法用来消除光源产生的过量噪声。光路中的偏振分束器(PBS)、1/4波片(QWP)和1/2波片(HWP)能够优化系统输出以及提高灵敏度。本发明中，时域OCT系统选取的所有光学元器件适合于400‑1000nm波段范围。利用10Ms/s采样率、16‑bit分辨率的模拟数字转换器得到完整的干涉条纹数字信号。

主权项

1.一种宽谱高分辨率光学相干层析成像系统，其特征在于，包含以下：由五个模块组成：光路模块；光路扫描模块；信号探测模块；信号处理模块；智能控制模块；所述光路模块包括有：超连续谱光纤光源、衰减片、1/2波片、偏振分束器A、1/4波片、分束器B、宽带消色差透镜A、宽带消色差透镜B；所述光路模块中所述超连续谱光纤光源的带宽范围500‑2000nm，功率1w，通过使用所述衰减片，将功率减少到20mW；所述宽谱高分辨率光学相干层析成像系统置于暗室环境中，并且没有其他背景光；所述超连续谱光纤光源发出的光通过自由空间进行传播，所述宽带消色差透镜A将光会聚到参考镜区域，所述宽带消色差透镜B将光会聚到样本区域上，并采用双路平衡探测方法用来消除所述超连续谱光纤光源产生的过量噪声；所述偏振分束器A、所述1/4波片、所述1/2波片用于优化系统输出以及提高灵敏度；所述光路模块中的所有光学元器件设置为能适合于400‑1000nm波段范围，并利用模拟数字转换得到完整的干涉条纹数字信号；所述光路扫描模块包括有：样本臂、参考臂、步进电机A、步进电机B、平移台控制A、平移台控制B；所述光路扫描模块使用了所述步进电机A和所述平移台控制A、所述步进电机B和所述平移台控制B两种组合，一个所述组合是用于水平扫描，另一个所述组合是用于垂直扫描，联合使用两种所述组合，可以产生一个二维的图像；所述信号探测模块包括光电探测器、探测器触发控制、射频输出；所述信号处理模块包括有数据采集及存储装置；所述参考臂由所述步进电机A控制，所述样本臂由所述步进电机B控制，所述样本臂先定位在所述样本区域，并选取一点作为起始点，随后，所述参考臂以光程差为零为中心，在相干长度范围，产生干涉信号，同时所述数据采集及存储装置将采集到由所述光电探测器转换输出的光电流，从而获得干涉信号的光强信息；所述步进电机A、所述步进电机B，可以沿着一个轴方向提供12mm(0.47英寸)的行程范围，并配有1.00英寸×1.00英寸(25.0mm×25.0mm)大小的螺孔阵列，其中所述螺孔阵列有7个1/4英寸‑20(M6)螺孔，用于兼容标准光学机械部件；所述光电探测器为带有快速监测输出的OCT平衡探测器，波长范围是800到1700nm，带宽为75MHz；所述参考臂与所述样本臂的扫描过程为：所述样本臂位于所述样本区域，并选择一个点作为起始点；所述参考臂开始在所述相干长度范围内移动，与所述样本臂的背向散射光产生干涉信号；在同一时间，所述数据采集及存储装置将获得由所述光电探测器检测到的光电流，从而获得有关干涉信号的强度信息；为了节省时间并加快成像，使用蛇行扫描模式；当扫描完一个点时，所述参考臂并不返回到其原始位置，而在所述样本臂横向移动一点后，所述参考臂从后面向前面扫描，最终形成所述蛇行扫描方式；在所述信号处理模块中的所述数据采集及存储装置用于提取干涉信号，以及将原始干涉信号进行滤波、干涉信号的包络、计算实际分辨率；所述智能控制模块包括有智能控制平台A、智能控制平台B；所述智能控制平台A用于控制所述平移台控制A进行工作、所述智能控制平台B用于控制所述平移台控制B进行工作。