[发明专利]一种快速K空间线性扫频激光光源

说明书

技术领域

本发明涉及扫频光学相干层析成像技术领域，具体涉及一种快速K空间线性扫频激光光源。

背景技术

光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography，简称OCT）属于相干域光学成像的一种无损“光学活检”技术。扫频OCT在一个扫频周期内得到了所有成像深度范围内信息，从而大大提高了成像速度、信噪比和灵敏度。扫频OCT实现实时成像，应用于在体生物医学诊断。

传统扫频光源的扫频光谱输出波长都是线性的，波数并不具备时间的严格线性关系，这种干涉光谱在波数空间采样的非线性，将导致轴向分辨率的下降，对光谱进行波数空间的线性校正是确保系统轴向分辨率和图像质量的重要环节，校正方法研究已成为各个OCT小组关注的热点问题。加州大学的Chen小组利用光纤法布里-珀罗干涉仪（FFPI）进行波数空间的校正，该法利用快速扫频光源的部分光通过FFPI产生的等频率间隔分布的梳状信号作为校准信号。MIT的Fujimoto小组利用马赫曾德干涉仪（MZI）进行频率校准，该方法是对光源输出的光束分出一部分光通过MZI，能形成校正用的干涉条纹。此干涉条纹的最大值和最小值都是等频率间隔分布的，因此可利用这些最值点进行校准。这些方法都需要引入额外的校准设备，导致成本的提高。韩国Kim等人采用抛物线狭缝的设计，光栅分光后通过一个抛物线狭缝后到反射镜来实现波长线性到K空间线性的转换，但是这种方法造成分辨率很低。

综上所述，如何突破波长线性到波数线性的转换，得到快速K空间线性扫频激光光源是一大技术难点。

发明内容

本发明公开了一种快速K空间线性扫频激光光源，采用波长线性色散元件光栅和非线性色散元件棱镜结合，通过选择适当的棱镜角度以及方向，实现在波数空间的线性，可以有效克服传统扫频光源的扫频光谱由于在波数空间采样的非线性，导致轴向分辨率下降，需要引入额外的校准设备进行波数空间的校正，使得成本提高，以及韩国Kim等人采用抛物线狭缝反射镜来实现波长线性到K空间线性的转换，分辨率依然较低的弊端。

本发明技术方案是这样实现的：

一种快速K空间线性扫频激光光源，包括半导体光放大器，偏振控制器一、偏振控制器二、色散控制延迟线、环形器、调谐滤波器、40%：60%输出光纤耦合器；所述的调谐滤波器包含光纤准直镜，光栅，棱镜，聚焦透镜、望远镜，多面镜，电机控制器，平面反射镜；其特点是：

A)所述的半导体光放大器发出的自发受激辐射光经偏振控制器一到色散控制延迟线，经环形器的第一端口，环形器的中间端口接调谐滤波器，返回的信号通过环形器第三端口接到40%：60%光纤耦合器分成两路，一路经60%端口输出扫频激光，另一路接到偏振控制器二，回到环形激光振荡腔；

B)所述的调谐滤波器：从光纤准直镜出来的准直光，经光栅、再到棱镜，得到波数线性色散光谱，经聚焦透镜后为平行光，再经由透镜一和透镜二组成的望远镜，得到缩束平行光照射到电机控制器驱动的多面镜，反射到平面反射镜；多面镜旋转，平面反射镜不同时刻选通不同色光按原路反射回来从环形器的中间端口到第三端口进入环形激光振荡腔。

所述的调谐滤波器为光栅-棱镜双色散元件组合，通过波长线性色散元件和波长非线性色散元件组合实现波数线性色散。

与背景技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1、色散控制延迟线的引入，实现光在色散控制延迟线组成光纤环形激光振荡腔的传输一周的时间和光栅-棱镜调谐滤波器的调谐时间匹配，实现快速扫描。

2、波长线性色散元件光栅和非线性色散元件棱镜组合，选择适当的棱镜角度以及光谱照射方向，实现波数线性的效果。

3、调谐滤波器为光栅-棱镜双色散元件的组合，可以实现精细的调谐，得到极高的光谱分辨率，可以实现极大的成像深度。

附图说明

图1是本发明快速K空间线性扫频光源的结构示意图；

图中：1.半导体光放大器，2.偏振控制器一，3.色散控制延迟线，4.环形器，5.输出光纤耦合器，6.偏振控制器二，7.光纤准直镜，8.光栅，9.棱镜，10.聚焦透镜，11.透镜一，12.透镜二，13.多面镜，14.平面反射镜，15.电机控制器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。