[发明专利]一种谱域光学相干层析测量系统及测量方法

说明书

本发明提供的谱域光学相干层析测量系统及测量方法，所述宽带光源发出的光经过所述时空波包生成单元形成预设时空分布的波包，所述带宽光束经所述相干层析测量光路传输至所述采集处理单元，所述采集处理单元获取入射光束的信号并分析处理再传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据入射的光束信息进行图像显示，本发明提供的谱域光学相干层析测量系统及测量方法，利用时空波包技术将宽带光源出射光调制成为特定的时空波包，该时空波包在折射率变化的介质中传播速度一致，在光学系统测量中不存在色散，不需要增加额外的色散补偿硬件和软件，大大提升了谱域光学层析测量精度和应用范围。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种谱域光学相干层析测量系统及测量方法。

背景技术

目前在光学相干层析测量领域，由于样品臂和参考臂的色散不匹配会影响测量精度。因此需要进行色散补偿，传统的色散补偿方法分为硬件补偿和软件补偿。硬件补偿方法通常在参考臂中增加特定折射率的光学元件实现色散补偿，软件补偿通过设计特定的算法对测量结果进行数据补偿。这两种方法难以应用于色散动态变化的测量系统，同时对测量系统中的色散也存在较大的系统误差和主观误差。

时空波包光束是在空间和时间自由度之间具有精确相关性的脉冲波束。在这样的光束中，不同的空间频率分量会根据不同的时间频率而变化，即波中的每个角度都与特定的波长相关联。利用衍射光栅和相位调制板，仅进行相位调制，就能够在空间和时间频率之间有效地引入可调控的相关性，将每个空间频率分配给不同的波长。它可以实现穿越两种材料的界面而不会改变其速度，无论这两种材料有多么不同，都好像界面不存在一样。

与常规的折射定律不同，这种时空波包具有显著的反常折射现象：相对于折射率的群速度不变性、群延迟抵消、高折射率材料引起的群速度的增加，以及可以通过改变入射角来调整群速度。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种可提升谱域光学层析测量精度和应用范围的谱域光学相干层析测量系统及测量方法。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本申请提供了一种谱域光学相干层析测量系统，包括：通过光纤依次连接的宽带光源、时空波包生成单元、光学相干层析测量光路和采集处理单元，以及与所述采集处理单元电性连接的控制单元，其中：

所述宽带光源发出的光经过所述时空波包生成单元形成预设时空分布的波包，所述预设时空分布的波包经所述相干层析测量光路传输至所述采集处理单元，所述采集处理单元获取入射光束的信号并分析处理再传输至所述控制单元，所述控制单元用于根据入射的光束信息进行图像显示；

且经过所述时空波包生成单元形成宽带光束在折射率不同介质中传播速度不变且不受色散影响。

在其中一些实施例中，所述时空波包生成单元包括依次连接的第一光栅、第一柱透镜、相位调制板、第二柱透镜及第二光栅，所述第一光栅分离宽带光为空间连续分布的不同波长的光，所述第一柱透镜将空间连续分布的不同波长的光转换为平行光，所述相位调制板将所述第一柱透镜入射的平行光进行相位调制，所述第二柱透镜将所述调制后的光谱聚焦在所述第二光栅上，所述第二光栅重新产生宽带光束。

在其中一些实施例中，所述第一柱透镜及所述第二柱透镜均为衍射光栅。

在其中一些实施例中，所述第一柱透镜及所述第二柱透镜均为表面曲率渐变的柱透镜。

在其中一些实施例中，所述相位调制板为透射式或反射式相位调制结构。

第二方面，本申请还提供了一种所述的谱域光学相干层析测量系统的测量方法，包括下述步骤：

所述宽带光源发出的光经过所述时空波包生成单元产生预设时空分布的波包，所述预设时空分布的波包在折射率不同介质中传播速度不变且不受色散影响；

所述预设时空分布的波包经所述相干层析测量光路传输至采集处理单元，所述采集处理单元获取入射光束的信号并分析处理再传输至所述控制单元；