[发明专利]相干度可控的1.7μm波段非衍射光源生物成像系统

说明书

相干度可调的1.7μm波段非衍射光源生物成像系统，涉及光学成像技术领域，解决光源对富含水分的生物组织成像时，受到水的吸收散射损耗从而使成像深度受限以及光源的高空间相干度造成散斑噪声，影响成像质量的问题，半导体激光器、掺铒光纤放大器、光隔离器、光纤布拉格光栅一、双包层掺铥光纤、光纤布拉格光栅二、多模光纤和光纤准直器依次光纤连接；光纤准直器、透镜一、针孔、透镜二、二向色镜、偏振片、光束扩束器和空间光调制器依次同轴放置，针孔放置在透镜一及透镜二之间的焦平面上；计算机与空间光调制器通过电缆连接；空间光调制器、棱镜、透镜三和反射镜依次同轴放置；CCD相机、透镜四、棱镜、显微物镜和平移台纵向依次同轴放置。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，具体涉及一种相干度可调的1.7μm波段非衍射光源生物成像系统。

背景技术

1.7μm波段激光(1650nm-1750nm)位于用于生物成像的第三近红外(NIR3)光学窗口，在生物组织中光学散射能量损耗较小，且该波段光位于两个水吸收峰之间的低谷，对生物组织中水的吸收率较低，因而散射能量损耗较小，同时该波段光也处于脂肪和胶原的吸收峰，对生物组织中的脂肪成像时能够提高成像质量，在生物成像方面得到广泛应用。

激光具有高相干性、高亮度、高方向性和单色性等优点，但在有些应用中，激光的高空间相干性会带来一定的负面影响，例如在光学成像应用中，激光的高空间相干性允许光聚焦到一点上或在很长的距离上准直，这样会造成散斑噪声，降低成像质量，而通常在全场成像系统中使用的热源或LED等低空间相干光源亮度有限，不能提供高速成像系统所需的激光级亮度。因此1.7μm波段可调相干度光源及其在生物成像系统中的应用研究具有很高的研究意义及应用价值。

参见文献应用物理,2017,7(11):299-303，作者王一鸣,王婷,吴闯,田宁发表的“基于红外光源的全场OCT理论设计”，该设计改良了一套基于迈克尔逊干涉仪和可见光源的全场光学相干层析成像(全场OCT)系统。如图1所示。该系统包括由卤钨白炽灯、聚光反射镜、滤光片组成的红外光源、透镜、分束镜、显微物镜、反射晶体、压电陶瓷、样品、步进电机、探测器和计算机。该系统以改进的卤钨白炽灯为红外光源,具有低时间相干性和低空间相干性，理论上提高了全场OCT系统的分辨率和成像深度。不过该系统使用的热辐射红外光源亮度有限，不能提供高速并行成像系统所需的激光级亮度，而且该红外光源中心波长为1000nm，位于水分子的吸收峰，不能很好的对富含水分的生物组织成像。

发明内容

本发明为解决光源对富含水分的生物组织成像时，受到水的吸收散射损耗从而使成像深度受限以及光源的高空间相干度造成散斑噪声，影响成像质量的问题，提出了一种相干度可控的1.7μm波段非衍射光源生物成像系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

相干度可控的1.7μm波段非衍射光源生物成像系统，其特征是，该系统包括半导体激光器、掺铒光纤放大器、光隔离器、光纤布拉格光栅一、双包层掺铥光纤、光纤布拉格光栅二、多模光纤、光纤准直器、透镜一、针孔、透镜二、二向色镜、偏振片、光束扩束器、计算机、空间光调制器、棱镜、透镜三、反射镜、CCD相机、透镜四、显微物镜和平移台；半导体激光器、掺铒光纤放大器、光隔离器、光纤布拉格光栅一、双包层掺铥光纤、光纤布拉格光栅二、多模光纤和光纤准直器依次光纤连接；光纤准直器、透镜一、针孔、透镜二、二向色镜、偏振片、光束扩束器和空间光调制器依次同轴放置，针孔放置在透镜一及透镜二之间的焦平面上；计算机与空间光调制器通过电缆连接；空间光调制器、棱镜、透镜三和反射镜依次同轴放置；CCD相机、透镜四、棱镜、显微物镜和平移台纵向依次同轴放置。

本发明的有益效果是：

1)本发明采用1.7μm波段激光，利用该波段激光对水的低吸收损耗特点，能够提高成像深度，有利于深度生物成像。

2)利用空间光调制器产生具有无衍射及自愈性等光学特性的非衍射光束，其具有较长的焦深，有利于提高成像质量及成像速度。