[发明专利]基于液晶调谐滤波装置的扫频激光光源在审

专利信息
申请号: 201710212325.X 申请日: 2017-04-01
公开(公告)号: CN107039886A 公开(公告)日: 2017-08-11
发明(设计)人: 陈明惠;贾文宇;秦显富;何锦涛;张浩;陶建峰;陈志雄 申请(专利权)人: 上海理工大学
主分类号: H01S5/50 分类号: H01S5/50;H01S5/00
代理公司: 上海德昭知识产权代理有限公司31204 代理人: 郁旦蓉
地址: 200093 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 基于 液晶 调谐 滤波 装置 激光 光源
【说明书】:

技术领域

发明属于光学领域,涉及一种扫频激光光源,具体涉及一种基于液晶调谐滤波装置的扫频激光光源。

背景技术

光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)是一种新兴的非入侵式光学成像技术,能对活体组织进行实时、无损、高分辨率的三维成像,在眼科、皮肤科、心血管科等医学诊断方面甚至工业检测领域都有良好的应用。

OCT主要包括时域OCT、频域OCT和扫频OCT(Swept Source OCT,SS-OCT)。其中,扫频OCT作为最新一代OCT技术,具有更快的成像速度、更高的动态范围以及更好的灵敏度,应用前景更为广泛。

扫频激光光源是扫频OCT技术的关键部分。理想的扫频激光光源需要满足光波波数空间线性输出、扫描频率快、瞬时线宽窄、光谱范围宽、输出光功率大等要求。扫频激光光源由增益介质、谐振腔和调谐滤波器组成,其中调谐滤波器直接决定了输出光的质量,是整个系统的核心部件。

现有技术中的常用调谐滤波器主要有以下几种:

1、光栅扫描振镜调谐滤波器,使用步进马达驱动光栅实现调谐。为达到理想的光源质量,步进马达需要有高精度和高重复性,因而制作成较高。并且,这种滤波器主要通过机械结构来进行调谐,易受到外界振动的干扰,稳定性较差。

2、光纤法布里-珀罗调谐滤波器,瞬时线宽极精细,但自由光谱范围较小,成像的轴向分辨率不高,图像精度不够。

3、声光调滤波器,无机械运动,抗干扰性强,调谐速度较快,但是输出光的瞬时线宽较大,不能实现精密调谐,成像的深度有限。

液晶材料是一种处于固态与液态之间具有一定有序性的有机物质,具有独特的光学性质,被广泛应用于光学、电子、显示等领域,包括可调谐滤波技术领域。

目前,基于液晶材料的可调谐滤波器还处于研究阶段,主要包括液晶-法布里珀罗型和液晶滤波片型两种滤波器。

其中,液晶-法布里珀罗型滤波器的结构是由英国的Mallinson提出的,这种滤波器的原理是在法布里珀罗光学腔内加入液晶材料,通过调节两端电压改变其折射率,使得腔内光程发生改变,进而使透射波长随之变化,以达到滤波的效果。这种滤波器具有极窄的光谱带宽,调谐精度高,但是自由光谱范围较小。受限于窄光谱带宽,液晶-法布里珀罗型滤波器成像的轴向分辨率不高,并且其结构与光纤法布里珀罗滤波器相似,制作工艺要求高,目前还处于研究阶段。

日本的Hirabayashi提出基于液晶滤波片的滤波技术,直接使用偏振片和液晶滤波片进行滤波,包括利奥型、索尔克型以及埃文型三种结构。利用液晶的电控双折射效应将入射光分为寻常(o)光和非寻常(e)光两束,二者在检偏器上发生偏振干涉;通过改变液晶两端的电压,就能够使上述两束光的光程差发生改变,从而达到选择滤波通带中心波长的效果。液晶滤波片型滤波器易于制作,具有宽的自由光谱范围,但光谱带宽较大,会使得光源的瞬时线宽很大,导致成像深度较浅,形成的图像不够精细。

目前美国的CRI和Meadowlark公司已将液晶滤波片型的滤波器产品化,但这些产品均为静态调谐式的滤波器,并不适用于连续调谐的扫频激光光源。

发明内容

为解决上述问题,提出一种能够基于液晶技术实现调谐滤波,并且能够提供通带带宽小的扫频激光的扫频激光光源,本发明采用了如下技术方案:

本发明提供了一种基于液晶调谐滤波装置的扫频激光光源,其特征在于,包括:半导体光放大器,用于产生受激辐射光;调谐滤波装置,包括多级利奥滤波模块以及驱动该多级利奥滤波模块的多路信号发生器,多级利奥滤波模块通过第一光隔离器及光纤与半导体光放大器连接,用于对半导体光放大器产生的受激辐射光进行调谐形成扫频激光;光纤耦合器,用于将扫频激光分成输出扫频激光以及返回扫频激光,具有输入端、输出光输出端以及返回光输出端,输入端通过光纤与液晶调谐滤波装置的输出端连接,返回光输出端通过第二光隔离器及光纤与半导体光放大器的输入端连接;以及光增强输出模块,用于对输出扫频激光进行增强及输出,其中,多级利奥滤波模块为m级利奥滤波模块,由依次交替设置的m+1个偏振片以及m个液晶盒构成,m为大于等于6的整数,多路信号发生器具有用于产生驱动信号的驱动信号发生模块、用于对驱动信号进行传输的信号传输模块、用于将驱动信号转换为电信号的数模转换模块以及m个电信号输出端口,m个电信号输出端口与m个液晶盒一一对应,用于将电信号分别同时加载至m个液晶盒上。

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