CN111212592A - 使用集成光子器件的空分复用光学相干层析成像技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公开了适合空分复用光学相干断层扫描的集成光子芯片、相关系统和方法。在一个实施例中，所述光子芯片包含：一个衬底；一个光输入端口，从外部光源接收入射采样光；多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；多个在衬底里的互联的和分支的波导通道。分光器区的波导通道将采样光束分裂成输出端口的多条采样光束。在时间延迟区域，波导通道与每个输出端口相连的终端部分有着不同的预定长度，以便在采样光束之间产生光学时间延迟。在一些实施例中，所述芯片进一步包含了一个干涉仪区，以便产生干涉图案。

Description

使用集成光子器件的空分复用光学相干层析成像技术
技术领域
本发明涉及光学相干层析成像（OCT）系统，尤其是结合了集成光子芯片的此种系统。
背景技术
提高成像速度是OCT技术发展的一个主要驱动力。空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）是最近开发出的并行OCT成像方法，可使成像速度提升数倍。然而，此类系统传统上运用多个光纤组件，其装配费力而且容易出错，不利于大规模生产。此外，OCT系统中的大量组件占用空间，并且不易被并入紧凑型成像系统当中，而紧凑型成像系统可在多种医学诊断中使用，或者用于其他用途。有必要改进SDM-OCT。
发明内容
本发明公开一种使用集成光子芯片的大视场高速SDM-OCT系统，所述系统能以高精度和低单位成本可靠地生产，从而促进SDM-OCT技术的广泛传播。本芯片利用了硅光子学领域的进步，在一个实施例中，本光子芯片用片上光子部件至少可代替传统OCT系统中基于光纤的光子部件，提高了设备的可靠性并使得设计可大规模生产的紧凑型SDM-OCT成像设备成为可能。
本基于芯片的SDM-OCT系统可将成像速度提高十倍以上，同时保持其在各种应用中的灵敏度，包括眼科、心血管成像、内窥镜成像、癌症成像、牙科应用、科研成像应用等。
在一个实施例中，该光子芯片可包含片上合并分光器和光延迟区或区域，所述合并分光器和光延迟区或区域由衬底上的多个互联的分支波导形成，该波导定义了分光器。某些配置可带有波导的多个分支和多排级联分光器，以便连续地将每一排的单条采样光束分裂成多条采样光束从芯片输出。通过刻蚀或沉积（例如在衬底中掺杂物质）形成具有差分折射率的通道，可以形成波导，从而迫使光信号或光波在波导之内传播。在一些实施例中，衬底可以由纯硅构成，或者可以是绝缘体上硅复合物。
所述芯片可包括：单个光输入端口，接收长相干光源产生的采样光束；多个分开的光输出端口，使SDM-OCT系统用多条采样光束同时并行地在样品表面进行扫描。每个输出端口连接的波导通道的末端部分具有不同的预设长度，用于产生每条采样光束之间的光延迟，以便采集样品的SDM-OCT扫描图像。从样品反射回来的光信号以反方向沿着采样光路同时并行穿过相同的片上分光器和时间延迟结构，如下文所述被进一步处理，通过使用一个或多个干涉仪以及下文所述的额外图像处理器件来生成样品的数字图像。
在另一个实施例中，本发明公开一种低插入损耗的光子芯片，其进一步包括了片上干涉仪单元，穿过芯片的不同的采样和反射光信号通路，及一个参考光输入端口。多种波导通道配置都可实现处理采样光信号、反射光信号、参考光信号，以便在芯片上生成干涉信号。芯片会同时并行发射多个干涉信号，如下文所述，干涉信号会被进一步处理，以生成样品的数字扫描图像。
在一方面，一个适合SDM-OCT扫描的集成光子芯片包括：一个衬底；一个光输入端口，设置为从外界光源接收单条入射采样光束；多个光输出端口，设置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；一个多路分支的波导结构，将输入端口光学耦合至每一个输出端口，其包括衬底中的多个互连的波导通道；波导通道设置为定义多个分光器，将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束；其中，分光器和光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在多个采样光束的每一个之间产生光学延迟。在一个实施例中光源可以是波长可调节的长相干光源。选取波导通道的预设长度之间的差值，使多条采样光束之间的光延迟比光源的相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测到。
在另一方面，光器区和一个干涉仪区；分光器区中的波导通道设置为定义多个分光器，将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束，其中，分光器和光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在所述多条采样光束的每一条之间产生光学延迟；位于干涉仪区的波导通道设置为定义多个干涉仪，该干涉仪光学耦合至时间延迟区和参考光中的波导；其中，干涉仪接收来自样品的多个反射光信号，其设置可实现将反射光信号和参考光合并，以生成多个干涉信号，从光子芯片的干涉信号输出端口发射。在一个实施例中光源可以是波长可调节的长相干光源。选取波导通道的预设长度之间的差值，使多条采样光束之间的光延迟比光源的相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测到。
附图说明
图1为本发明一个披露实施例，即整合了光子芯片的SDM-OCT系统的示意图；
图2为图1中光子芯片的示意图，示出了一种示范性波导结构；
图3为图1中原型芯片的摄影图片，并将其与美国货币相比以显示其尺寸；
图4为基于芯片的SDM-OCT系统的滚降测量图表，使用对数尺度；
图5为1951 USAF（美国空军）分辨率测试标靶图像，示出了基于芯片的SMD-OCT原型系统的横向分辨率；
图6为另一个本发明披露的实施例，整合了低插入损耗的光子芯片的SDM-OCT系统的示意图；
图7为图6中光子芯片的示意图，示出了一种示范性波导结构；
图8为图6的示意图，示出了系统中可被光子芯片生成的片上波导光子器件代替的标准非芯片光学组件和器件；
图9为图7的第一个替代实施例的示意图，其具有直接连接式片上光电探测器；
图10为图7的第二个替代实施例的示意图，其具有直接嵌入式片内光电探测器，集成在芯片内。
本文所示的所有附图均为示意图且未按比例绘制。为了简洁明了，除非特别用不同的部件编号标注并在本文描述，某一附图中给出参考编号的部件可认为和其它附图中未给出参考编号的部件相同。
具体实施方式
在本文中，本发明的特征和优点将参照不限制本发明的示范性实施例进行说明和描述。实施例的描述应当结合附图阅读，这些为全部书面描述的一部分。相应地，本发明不应局限于这些实施例，此类实施例阐述了可能单独或与其它特征组合同时存在的某种非限制性特征组合；本发明的范围由所附的权利要求限定。
在本文披露的实施例的描述中，对方向或朝向的任何引用仅仅是为了描述的方便，而不是以任何方式限制本发明的范围。表示相对的术语，例如“较低”，“较高”，“水平”，“垂直”，“之上”，“之下”，“上方”，“下方”，“顶部”和“底部”及其派生词（例如，“水平地”，“向下地”，“向上地”等）应该理解为当时描述中或者此处讨论的附图中的朝向。这些表示相对的术语仅仅用于方便描述，并不是要求装置在特定朝向建造或者运作。除非另外有明确说明，诸如“附接”，“固定”，“连接”，“耦接”，“互连”等类似术语均指结构之间的关系，其中一个结构可直接或通过中间结构间接固定在或连接在另一个结构上，并且结构之间的连接或者关系既可以是可移动的也可以是固定的。
最近，在整体并入本文的美国共有专利9,400,169中，披露了一种叫做空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）的并行OCT成像方法，该方法基于单一的光源和探测单元。在SDM-OCT之中，样品臂光束被分为多个通道，每个通道有不同的光延迟，以便能产生多路可以被同时探测的干涉信号。光延迟在一个实施例中通过基于光纤的元件产生，该元件包括平面光波电路分光器和一个光延迟元件，该光延迟元件包含多个光纤，这些多个光纤各自具有不同的长度，以便在发射向样品和从样品反射回来的采样光束中产生不同的光延迟（例如，参照US 9,400,169中的图1）。分离的光束用于样品不同部位的成像，因此成像速度被提升的倍数等于光束的数量。该最初原型系统通过使用长相干长度的VCSEL激光器生成八束照明光，在100 kHz下展现了高达每秒800,000 A扫描的成像速度。
尽管前述的SDM-OCT以简单的系统构型提供了可放大的速度提升，但发明人发现，第一个实验室制造的SDM-OCT原型机需要大量的时间和人工来组装多个定制光纤组件及控制每个通道的光延迟，这限制了SDM-OCT技术的广泛传播。
带有集成光子芯片原型的SDM-OCT系统
为了能够简单地和可靠地组装SDM-OCT，本披露中去除了前述的基于光纤的延迟元件，并以硅光子元件代替所述延迟元件。本发明提供含有一个集成光子芯片101的SDM-OCT系统100，所述集成光子芯片包含光子组件，配置为在采样和返回路光束中产生光延迟。将此部件集成在光子芯片上具有成本低、尺寸小和系统稳定性高的优势。集成光路（PIC）微/纳米制造技术的进步充分利用了硅基加工能力的显著进步，进而大大降低了此类技术大规模制造中的成本。PIC也在提高产量和减少封装错误的同时，提供了实现新功能的能力。先前曾有过将诸如干涉仪和光谱仪的OCT组件集成到光子芯片上的报道。对于SDM-OCT系统而言，使用集成光路芯片代替基于光纤的空分复用组件具有潜在优势，这是因为在制造过程中，自定义光延迟和输出光束的间距可以用亚微米公差光刻精确确定。
图1示出了基于光子芯片的SDM-OCT原型系统100的示意图，所述原型系统在测试中用来展示此类系统的性能。在此原型中，一个集成光子芯片101替代了传统的用于在采样光束通道或路径之间产生光延迟的基于光纤的组件，被替代的组件包括一个平面光波电路分光器和一个带有不同光延迟的光纤阵列。图2示出了硅基光子芯片101的示意性布局。图3显示了所制造原型芯片的摄影图像。光子芯片101包括一个衬底102，其在一个实施例中可以具有大体上长方体棱柱或正方体的构型，所述构型包括：101a和101b两个平行且相对的主要表面，这两个表面之间的厚度为T；四个垂直的侧面101c，这四个侧面确定芯片的周长。衬底102由第一折射率为RI-1的材料构成。在原型系统中，衬底102的厚度T1约为1至2毫米，不过衬底102也可以使用其他厚度。
光子芯片101的衬底102可由任何合适的单一材料构成，也可以由一般用于制造含有波导的光子芯片的多层复合的材料结合体构成，例如无限制性硅和绝缘体上硅（SOI）。在一个实施例中，光子芯片101由SOI制造，SOI芯片通常包括一个硅底层，中间为二氧化硅绝缘层，顶层为薄晶体硅，厚度通常小于绝缘层。顶部硅层引导光束或光波，折射系数为n=3.45，而二氧化硅绝缘层的折射系数为n=1.45。不过，硅以外的其他材料可以用在其他实施例中，比如磷化铟（InP）、铌酸锂（LiNbO3）、氮化硅（Si3N4）、砷化镓（GaAs）等等。
继续参照图2说明。光子芯片101上分布着一个波导结构，其具有一个互联的分支波导列阵或多个互联的分支波导。所述波导可以是附图所示实施例中的波导通道103，配置成可形成片上分光器以及光学时间延迟单元或区。波导通道103引导芯片101上的入射光束沿图中给出的光路穿过芯片传播，因此能在时间延迟区里形成不同长度的通道，这能在SDM-OCT系统的通道中产生光延迟。
图案化的波导通道103可在衬底102里通过本领域已知的常规半导体制备技术或方法生成。以绝缘体上硅芯片101为例，一个适合使用于此的半导体方法的例子是通过光刻或者深紫外光刻获得波导通道图案，然后在硅顶层选择性地刻蚀以形成波导。之前提到的SiO2绝缘层（n=1.45）和硅顶层（n=3.45）折射率差异较大，从而将电磁场限制在顶部硅层内，导致可见光谱中的电磁波光信号或者波在光子芯片101的波导通道103内传播。
另一个能用来形成波导通道103的方法的例子是，以众所周知并且使用于半导体制备的方式掺杂衬底。使用诸如扩散或离子注入之类的过程，可将掺杂元素引入硅衬底上特定的区域，制造具有指定图案的波导通道103。受掺杂通道的折射率为RI-2，此折射率与底层硅的折射率RI-1不同，从而导致光信号或光波沿着所述受掺杂通道的图案传播。其他没有在上述例子中提到的用于硅光子学的半导体制备技术，也可以用在其他实施例中。
如图1所示，在基于芯片的SDM-OCT原型系统100中，来自光源110的入射光束在被放大之后，直接与出自环形器140的光纤104耦合并输入进芯片101。芯片101包括：一个输入端口106，位于侧面101c的第一个面上，该侧面直接与入射光纤104耦合；多个输出端口105，位于侧面101c的另一个不同侧面上。显而易见，在其他实施例中，根据扫描器件的需要，输入端口106和输出端口105可以在光子芯片101的任意两个不同侧面101c上。输入端口106和输出端口105选用的侧面是可变的，取决于有效利用芯片空间以减小芯片大小，和/或优化集成此芯片的实体仪器或设备的布局。因此，所述布置并不限制本发明的范围，图中所示实施例只表现了众多可能构型中的一种。
原型光子芯片101具有以下设计参数：波长范围：1310+/－60纳米；耦合：输入输出匹配SMF-28光纤模式（9.2微米MFD）；输出间距=250微米（0.25毫米）；波导路径长度差ΔL=2.5毫米；指数对比：1.5%；波导尺寸：4.0微米（宽）X4.5微米（高）；弯曲半径：2.3毫米。其他的设计参数可以用在其他的实施例和应用中。
光子芯片101包括片上分光器和时间延迟区，通过布置由波导通道103生成的多路分支的波导结构形成。一个不限制本发明的例子是，在原型机中设有一个水平三级级联的1X2波导组成的分光器107，该分光器由多路分支片上波导通道103构成，用于均匀地逐渐地将每一级的入射采样光S1从最初的单条光束或通道分成最终的8条光束或通道（图2中的虚线指示出所述芯片上的每一级分光器）。每个波导分光器107由波导的一支构成，将输入采样光束S1均等地（即50/50）分为两条输出采样光束S1。这个过程在波导分光器三级的每一级中连续发生，以便于产生图中开发出的原型机实施例的8条输出光束S1。不过，在其他实施例中，更多级更少级甚至单级分光器（例如，在本例中可用1x8分光器）都可以用于将采样光S1分为指定的采样光束数量用来扫描样品。所使用的分光器的级数不限制本发明，并且在一些实施例中可以由给定应用所需的光子芯片101的几何形状和/或尺寸来决定级数。还需要注意的是，根据需要，其他实施例中可以使用多于或少于八条的采样光束或通道，并且本发明明确地不限于八光束原型实施例。
接下来，8束采样光S1各自在一根单独的波导通道103中传播并通过芯片，从而形成多条输出光束，并由光子芯片101通过聚集在衬底102的一个侧面103c的多个输出端口105发射，如图2所示。此图包含芯片输出端口105的局部放大图，示出了8个波导输出端口105组成了间距p=0.25毫米（250微米）的输出光束通道。为了生成多路干涉信号，在第三级分光器107和输出端口105之间的通道设置不同的终端距离或通道长度，以便在光子芯片101内形成波导通道103之间的光延迟。在此非限制性的实施例中，相邻通道的物理距离差（光延迟）ΔL在波导之中是2.5毫米或在空气中是3.7毫米。时间或光延迟通过改变如图所示第三级波导分光器107和输出端口105之间的每条波导通道103的长度而产生。在一个优选的实施例中，选取的差值ΔL比光源多条采样光束之间的相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测出。
在一个实施例中，一致或者相等的相邻波导通道103长度差ΔL可用来传播不同频段里所有波长的采样光。不过，延迟并不需要是均匀的。举例来说，在一些应用中，系统的设计者可以有意使用非均匀延迟来配合特定待扫描样品的几何特性（比如不均匀和/或不平整的表面），以便优化样品返回的扫描图像。因此，本发明不限于相邻波导通道103长度差ΔL为一致的情况。
光子芯片101的输出端口105以8度角抛光以减少背反射。该集成光子芯片的大致尺寸是2.5×2.0平方厘米，接近25美分硬币的大小（参见摄影图像图3）。
在图2所示光子芯片101的原型布局中，三级级联分光器的布局是以第一个方向（该图中是向下）分束和引导采样光S1。波导通道103的终端部分的布局是大致上垂直于前述分光器区的波导通道103，所述终端部分具有不同的预设长度以便产生光学时间延迟并对应芯片上时间延迟区每一个输出端口。因此，至少在所述原型芯片中，入射采样光S1沿着波导通道路径在时间延迟区传播和前进，大致上垂直于分光器区域的采样光路。这非常有利于节约芯片101空间以减少它的大小，以便实现极小的分光器和时间延迟单元。词语“大体上”用于表示，分光器区的采样光S1不必完美垂直于时间延迟区域在各个分光器107弯曲和有角度部分传播的采样光，这仅仅是说在这个非限制性的实施例中，通过这些区的采样光的大致流向相互垂直。在其他实施例中，分光器和时间延迟区域的采样光之间可以是倾斜或相互平行的。因此，本发明不受被图2所绘实施例中穿过芯片101的采样光的流向限制。
应当理解，在除了前述原型机之外的其他实施例中，可以使用不同数量的波导通道、通道间长度或延迟差、输出间距、抛光角、芯片尺寸、波导构型。因此，本发明明确地不限于以上设计以及列举的原型演示系统的参数。因此，其他实施例在这些方面可以不同，并且不限制本发明。
接下来参考图1描述基于芯片的SMD-OCT原型系统100的其余组件。光源110可以是可商购的波长可调的长相干光源，以提供最优成像深度范围。在一个非限制性的实施例中，相干长度可以大于5毫米，以达成用于SMD-OCT系统的适当成像范围。用于原型系统的长相干光源110是VCSEL（垂直腔面发射激光器）波长可调激光二极管（例如美国Thorlabs的SL1310V1，相干长度大于50毫米）。在其他实施例中，可以使用大于5毫米的其他相干长度。商用VCSEL波长可调激光二极管（例如美国Thorlabs的SL1310V1）紧接着的光路上部署着一个助推光放大器（BOA）111，以便将激光器输出从27毫瓦增强到约100毫瓦。长相干光源110通过光纤104与BOA111光学耦合。需要注意的是，除非之后另有说明，光纤104也可用于光学耦合SMD-OCT系统100其余的组件和器件，如图1所示。诸如Corning公司SMF-28超光纤或其他的可商购光纤可用于器件之间的光学连接。
经过BOA111增益的光通过一个95/5光耦合器120，其中5%的光以空气中38.7毫米的光延迟被传递到一个定制的马赫-陈德尔干涉仪（MZI）112以进行相位定标，而剩下95%的光用于OCT成像。如图所示，通往MZI的光束首先经过上游的一个50/50光耦合器121。光耦合器121的两个输出都被连接至MZI，以生成干涉信号。
光耦合器120发出的用于OCT成像的那95%的光进一步被90/10光耦合器130分束，其中10%的功率被送到参考臂R，90%的功率用于样品臂S。适合的光耦合器包括ACPhotonics公司、Thorlabs公司或者其他供应商的光耦合器。
来自光耦合器130的入射参考臂R光束穿过环形器150和偏振控制器151（比如在美国Thoelabs公司或者其他供应商处可商购的光纤偏振控制器FPC）。偏正控制有利于匹配采样臂S和参考臂R的偏正态，以便优化干涉信号和取得最好的图像品质。参考光束接下来通过准直器152和透镜153，所述透镜将参考光束聚焦在参考镜面160。参考臂R是具有固定光学长度的非扫描参考臂，其并不需要改变光程以产生用于跟样品反射光信号耦合的干涉信号。从镜面160反射的参考光束以反方向穿过前述的参考臂R组件到达环形器150，以产生干涉信号。
来自耦合器130的入射采样光束S1通过环形器140（例如AC Photonics公司的）和偏振控制器154与采样臂S上的集成光子芯片耦合。从芯片输出端口105输出的八束采样光S1（例如，参看图2），直接穿过空气并被准直器170采集和准直，以在样品191表面多个束点或采样区聚焦。一个装备着30毫米的第一透镜171和50毫米的第二透镜172的望远镜用于放大采样光束。一个大扫描透镜190（例如美国Thorlabs公司的LSM05物镜）安放在样品臂S里，位于一个扫描器件（例如带有XY振镜173的振镜扫描器）之后，以通过SDM-OCT实现样品191的大视场体积图像。扫描透镜190的等效焦距是110毫米，工作距离是93.8毫米，这使得邻近光束在聚焦面的间距是1.7毫米，并且横向分辨率约为20微米，通过美国空军（USAF）标靶测得（例如可参看图5中第4组第5图元）。每条光束在样品表面的入射能量约为3毫瓦。用采样束照射样品191的横向和空间上分离的部分，以获取样品的数字图像。
需要注意的是，使用振镜扫描器的镜面173，光子芯片101八个输出端口105发射的八条采样光束S1可以同时扫描样品。所述振镜扫描器含有一个振镜电机，呈角度的镜面173在电机轴的驱动下振动/振荡（例如上和下）。在振镜扫描器的作用下，来自扫描输出端口105的各条采样光束单独地被传输并扫描过样品的表面，从而生成离散且独立的采样光斑或点，分别对应于每个输出端口。振镜扫描器的镜面173可将采样光束S1以任何合适的图案投影到样品表面，以便获取想要的图像信息。也可以使用其他变型或类型的扫描器件。在一些非限制性的实施例中，振镜扫描器200可以是Cambridge Technologies公司的Model6215H或者Thorlabs的GVS102。
样品反射的光信号S2同时从样品191上的每一个采样点返回；这些信号与来自参考臂R镜面160的参考光R1通过本文之前所述的上游光环形器140和150通向一个50/50光耦合器141。在这一过程中，反射光信号穿过采样臂透镜190、171、172、准直器170，并返回光子芯片101。这多个反射光信号S2由输出端口105采集，之后沿着与采样光信号S1相反的方向与路径，通过时间延迟和分光器区的波导通道103。这多个反射光信号被合并成单一反射光信号S2，通过样品光输入端口106离开光子芯片101，并被导向光耦合器141。需要注意的是，单一反射光信号包括含有所扫描图像在不同频段带的信息的多个反射光信号。耦合器141的作用是制造一个合并的反射光干涉信号，其包括多个基于多个反射光信号S2和参考光R1的干涉信号。
用双平衡探测器180和181（例如Thorlabs公司的PDB480C-AC，1.6 GHz）探测来源于OCT组件（通过耦合器141）的反射干涉信号和MZI 112产生的干涉信号，180和181的输出同时由双频道高速数据采集卡183（例如Alazar公司的ATS 9373）采集，采样率为15亿样本数每秒（1.5 GS/s）。基于激光的扫描速度和调谐范围、8个并行成像通道所需的总成像深度之类的信息，采样率可通过计算条纹频率来评估。为满足奈奎斯特采样要求，采样率保持在至少是最大条纹频率的两倍。经测量，总成像深度在空气中约为31.6毫米，在组织中约为23.8毫米，足够覆盖来自被不同的光延迟分离出的8条光束的OCT信号。检测到的信号由双频道高速数据采集卡183进行数字化，并且被传输到配置恰当的计算机184，以生成SDM-OCT系统100采集的样品191的OCT扫描图。
通过适当配置的端口，数据采集卡183所采集的信号数据被持续传输到计算机184的存储器中，或者其他适当的基于处理器的设备存储器中或者可编程逻辑器件（PLC）存储器中。信号数据可存储在存储器中，以便进一步处理、显示、导出等等。
本文所述的“计算机”184可指任何合适的计算机或者服务器器件，需带有中央处理器（CPU）、微处理器、微控制器、或数据运算处理器件或电路，并且配置为可以执行计算机程序指令（例如代码）和处理数据采集卡183采集的信号数据。一些非限制性的例子包括台式计算机、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑，以及其他基于处理器并且拥有合适运算力和速度的设备。计算机184可包含所有和此类设备有关的装置，包括但不限于适当编程过的处理器、存储器器件、电源、显卡、显示设备或屏幕（比如图形用户界面）、固件、软件、用户输入设备（例如键盘、鼠标、触屏等）、有线和/或无线输出设备、用于传输所采集采样图像的有线和/或无线通信设备（例如以太网、无线网，蓝牙等）。因此，本发明不被任何特定类型的基于处理器的设备所限制。
存储器可以是任何非短暂的计算机可读取媒介，包括但不限于任何合适的可被连接于此媒介的处理器写入和/或读取的非永久或永久存储器，包括随机存取存储器（RAM）及其各种类型、只读存储器（ROM）及其各种类型、USB闪存、磁或光数据存储设备（例如内部/外部硬盘、软盘、磁带、只读光盘、只读DVD光盘、光盘、ZIP驱动器、蓝光光盘及其他。
需要进一步理解，此实施例的各个方面可以由软件、硬件、固件，或者它们的组合实现。本文描述的计算机程序不限于任何特定的实施例，并且可以在操作系统、应用程序、前台或后台进程、驱动器和它们的任何组合中实现，在单个或多个计算机或者服务器处理器中运行。
SDM-OCT系统100的中央光束的灵敏度滚降测量结果示于图4。以标定过的－47.2分贝反射器为样品，所测基于芯片的SDM-OCT系统的灵敏度为91分贝。在27毫米深度范围观测到约2分贝滚降。在整个成像深度中，轴向分辨率在空气中保持为11微米，在组织中保持为8.3微米。带有芯片101的SDM-OCT系统100的性能，接近先前提到的与美国专利9,400,169图1中公开的系统类似的不含芯片的SDM-OCT原型系统取得的良好结果。
相比于同样使用垂直腔面发射激光器（VCSEL）并在100千赫兹（kHz）下运行的单点扫频光源OCT（SS-OCT）系统，SDM-OCT系统100实现了成像速度的八倍增长，达到约每秒800，000 A扫描。测试得到SDM-OCT设备的分辨率约为91分贝。基于芯片的高速SDM-OCT设备的可行性以及大视场成像能力都得到证明。大概一秒能获得高达18.0×14.3平方毫米成像区域的离体猪眼和在体人手指纹的三维（3D）体积图像（700×1200 A扫描）。采集人手指甲的高分辨三维OCT图像（1500×1600 A扫描）大约用时三秒。集成光子器件能被可靠制造且精度高，单位成本低，促进部署和采纳SDM-OCT技术。
测试SDM-OCT系统100时采用了两种大视场体积成像扫描协议：（1）快速扫描模式：约1秒得到八条采样光束共700×1200次点扫描的OCT体积数据（每条光束采集700×150 A扫描）。（2）高分辨率模式：约3秒得到八条采样光束共1500×1600 A扫描的OCT体积数据（每条光束采集1500×200 A扫描），以便得到满足奈奎斯特采样的横向分辨率并保留样品的细节。在快速扫描模式中，每组OCT体积数据的大小约为3.3GB，在高分辨率模式中，每组OCT体积数据的大小约为9.3GB。在扫描过程中，每条光束在快速扫描轴方向最高大概移动18毫米，在慢轴方向大概是2.4毫米。大视场OCT数据由拼接8条采样光束的三维OCT数据图像得到。
有关之前提到的光耦合器或分光器（比如120、130等），根据特定的应用或者系统参数确定的任何合适的输入光束分配百分比（例如5/95、10/90等）都可以使用。应当明确，本发明不受本文公开的这些光分配或分光百分比所限制，所述百分比仅仅是众多可能用于耦合器的百分比方案中的几种。本领域的普通技术人员都能够理解，分光比例的选择取决于多少光需要被传到采样臂和参考臂。在保持样品表面功率在安全范围的同时，样品表面功率越高越好。同时，参考臂也需要有足够功率，以得到散粒噪声极限灵敏度。
图5为1951 USAF分辨率测试标靶图像，示出了第一个基于芯片的SDM-OCT原型系统的横向分辨率。USAF标靶广泛用于测试光学成像系统的分辨率，诸如显微镜、照相机、图像扫描仪的测试。经过USAF标靶测量，第一个基于芯片的SDM-OCT原型系统的横向分辨率约为20微米（第4组第5图元清晰可见）。应注意，SDM-OCT系统的横向分辨率取决于物镜的数值孔径，并且可以增加或减少所述横向分辨率以适应不同应用的需求。
下面将简要介绍一种用在含集成光子芯片101的SDM-OCT系统中的光处理方法。在一个实施例中，所述方法包括：提供一个光子芯片，其包括一个光输入端口、多个光输出端口、一个多路分支的将输入端口与每个输出端口光学耦合的波导结构，所述波导结构包括多个形成在芯片上的互联的波导通道；在输入端口接收来自光源的单一采样光束；使用多个芯片内分光器将采样光束分为多条采样光束，所述分光器由分光器区内的波导通道确定；在采样光被分为多束之后，通过改变每个波导通道的长度，在多条采样光束之间产生时间延迟；通过输出端口，向待扫描样本同时并行发射多条采样光束。
所述方法可进一步包括以下步骤：在输出端口接收样品反射回来的多个信号；通过时间延迟区，将反射光信号传递至光子芯片的分光器区；将多个反射光信号合并成单个反射光信号；从光子芯片的输入端口发射单个反射信号。所述方法可进一步包括以下步骤：通过合并反射光信号和参考光信号产生干涉信号；基于干涉信号，用数字化仪生成样品的数字图像。在一个实施例中，多条采样光束在时间延迟区内不同长度的波导通道传播，以在多条采样光束之间产生时间延迟。
低插入损耗的SDM-OCT系统和光子芯片
一般来说，当用前述的光子芯片101将光从1根光纤分配进N个输出通道时，输出光纤里的光强度大约是输入强度的N分之1。这使得光在光子芯片用于采样的所有输出通道里均匀分布。而当来自样品的反射光被返回和收集，反射光以反方向再度通过芯片101，只有大约N分之1的返回光能被合并进输入光纤104，所述输入光纤104连至芯片并引导反射光回到环形器140。这种插入损耗与芯片101将光分成多少个通道成正比。为了将返回光束的插入损耗减至最低，一个替代实施例展示于图6和图7中，其为基于光子芯片201的SDM-OCT系统200。
SDM-OCT系统200寻求减少位于光子芯片201的输入输出端的返回光损耗和耦合损耗。这种设计使得光只在第一次穿过光子芯片101达到样品191时被分成多条光束。在这种芯片的拓扑结构中，从样品返回的反射光避开了片上分光器、输入端口106、相关输入光纤104，从而大大降低损耗。与图1-3所示的光子芯片101不同，采样过程中样品191返回的反射光信号（这些信号生成样品的数字化图像）并不通过当前低损耗光子芯片201的输入光纤104。而光子芯片201的关键设计方面是，返回的反射光信号S2只通过耦合器或分光器230中的一级，所述耦合器或分光器如图7所示，被标为“样品分光器”。该信号经过连接与参考光发生干涉。这样一来，输入端的顶部两级耦合器或分光器（每一级产生3分贝损耗）会被绕过，从而减少6分贝光损耗。因此需要注意，绕过输入端206和光纤204是实行这种绕行设计的结果，其本身并不是关键点。
参照图7说明，低损耗光子芯片201包括：一个衬底202，其在一个实施例中可以具有大体上是长方的棱柱或正方体构型，所述构型包括：平行的主要表面201a和201b，这两个表面之间的厚度为T2；四个垂直的侧面201c，这四个侧面确定芯片的周长。衬底202由第一折射率是Ri-1的材料构成。在此原型系统中，衬底202可以具有约为1至2毫米厚度T2，不过衬底202也可以使用其他厚度。和上文所述的衬底102一样，衬底202可由任何适于制造光子芯片的材料构成。一个非限制性例子中，衬底可由硅构成。
低损耗光子芯片201具有多个不同的输入和输入端口，用于接收和发送来往于芯片的光信号，该光信号在波导通道内传播。在一个实施例中，芯片201具有：一个样品光束输入端口206，接收来自样品臂S的样品光信号，由光源110生成的输入光纤204的样品光束；多个输出端口205，将采样光S1发送到样品291上，并且接收从样品返回的反射光信号S2；一个参考光输入端口207，接收来自参考臂R的参考光信号R1；多个干涉信号输出端口208，将干涉信号发送到数字平衡探测器208。光子芯片201的输出端口205以8度角抛光以减少背反射。其他抛光角也可用于控制表面反射量。
与光子芯片101类似，光子芯片201里分布着一个多路分支的波导结构，其包括多个波导通道203，该波导结构可布置在同一水平参考面上。光子芯片201具有一个波导通道203列阵或多个波导通道203，配置为形成分光器区、时间延迟区、干涉仪区。与光子芯片101类似，波导通道203和基底衬底220之间的折射率差值限制光信号在波导通道内传播，并且没有或者只有极少光散射进入邻接的基底部分衬底。
参照图7说明，在一些构造中，波导通道203可以具有相同的横截面几何结构。在一个实施例中，波导通道203可以为操作1060纳米光而优化。眼科扫频光源OCT系统一般在1060纳米的中心波长下运行，以避开水在1310纳米频段的高吸收。因此，必须重新设计波导通道203的截面几何结构，以确保目标波长光的高效传播。根据指定的扫描应用和需求，在其他实施例中波导通道可以设计成其他中心波长。
在图中这个非限制性的芯片示例中，波导通道203的图案形成一个与芯片101中类似的三级样品分光器，以将入射单条采样光束分为八条输出采样光束或者通道。其他输出采样光束数量可以用于其他实施例。样品分光器最后一级或者第三级的位置在图7中用第一个文字标注的虚线方框表示（第一和第二级分光器在虚线方框之上）。另一个干涉仪区分布在芯片201上，该干涉仪区被第二个文字标注的虚线方框标出，所述干涉仪区接收四个参考光信号R1，其中每个参考光信号分别与来自采样分光器区从样品291返回的反射光信号S2干涉。通过把反射光波导通道203排布成具有如图示的合适数量的分支，单一参考光信号R1被分裂成四个参考光信号R1。在一个实施例中，所有参考光R1波导通道可具有相同的光程，而样品臂采样光S1波导通道具有不同光程，以便产生光学时间延迟。
然而在另一个实施例中，所有采样光S1波导通道203可以具有相同的光程，而参考光R1波导通道203具有不同光程，这和上述通道之间的光延迟类似。事实上，样品臂和参考臂波导布局的结合可用来生成源于不同成像通道的干涉信号之间的同样的光程延迟。光程差用于将来自不同成像通道的干涉信号频率移到不同频段带，所述频段带对应于所采集OCT图像的不同深度范围。需要明确，本发明不受样品臂S或参考臂R具有相同光程所限制。当每个样品臂和参考臂之间具有独一无二的光程差时，来自不同通道的干涉信号在不同的频率带形成。既然所有干涉信号都分别在不同的频率带，单个光电探测器可用来一次性同时并行探测所有信号。
图6示出了带有集成低损耗光子芯片201的SDM-OCT系统200。参照图6和图7说明，为了连接至图中SDM-OCT系统的其他组件，系统200的外部组件可用光纤204与光子芯片201的多种波导通道端口进行光学耦合。光从本文前述的长相干扫频光源110，通过光纤204，传播到一个20/80光耦合器210。在这个实施例中，光源110可以是一个200千赫兹扫频激光器，以便在留有足够的驻留时间使灵敏度达到可接受的程度的同时，最大化有效的A扫描速率。耦合器210引导20%的光直接通过一根光纤抵达参考臂R里环形器211的三个端口之一。耦合器210释放的其余80%的光直接通过一根光纤抵达采样臂S和光子芯片201，以提供采样光S1。其他实施例中，耦合器210可以有其他合适的光分配方式。芯片的输入端口206接收采样光S1。
入射光束采样光S1通过芯片201内三级级联波导分光器230，该分光器由波导通道203构成，均等地逐渐地将每一级的入射光最终分配进八条输出采样光束S1。每个波导分光器230由波导的一个分支构成，将输入采样光束S1均等地（也就是说50/50）分配进两条输出采样光束S1。这个过程发生在三级波导分光器的每一级之中，以逐渐创造出图示实施例中的8条输出采样光束。如本文之前所述，不同的分光器布置和/或级数可用于其他实施例。每条采样光束S1之间和分光器230与输出端口之间有时间延迟，其中波导通道的预设长度之间的差值ΔL选取要能使多条采样光束之间产生的光延迟比光源相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测出。之后，来自芯片201的8光束采样光S1输出被准直器270准直，以在样品291表面多个束点或采样区聚焦。多条采样光束S1传播到XY振镜273，以取得样品291的大视场体积图像。一个大扫描透镜290（物镜）以采样光束S1接受和照射样品291。
从样品返回的反射光信号S2被芯片201捕获。反射样品光信号S2反穿过样品臂扫描透镜290和准直器270，并被光子芯片201上的输出端口205接收。每个光信号S2穿过八个离散波导通道203中的一个，回到波导分光器230的最后一级即第三级。在本实施例中，波导通道230在水平的最后一级也就是第三级被配置为具有两个入口和两个出口，而不是像图示的分光器230在分光器区的第一级和第二级那样具有一个入口和两个出口。分光器230第三级的第一个入口接收采样光S1，并把此采样光分裂成两条采样光束，所述两条采样光束通过第一个和第二个这两个出口传播出去。分光器230第三级的第二个入口构成一个反射样品光S2的输出，将样品291返回的反射光信号引导到芯片201的干涉仪单元或区，该干涉仪单元或区依次包括多个由波导耦合器或分光器230构成的波导干涉仪231，所述波导耦合器或分光器也有四个分支。波导分光器230第三级中的每一个把八个反射光信号S2中的两个合并在一起，以便形成所示的四个反射光信号。
每个波导干涉仪231接受四个反射光S2信号之一以及四个相应参考光信号R1之一，其中S2经前述的三级波导分光器230传播，R1由波导分光器230形成，所述波导分光器230通过分光器的两级级联，将单个来自光子芯片201的参考臂R的参考光信号分为四个。
从样本返回的反射光信号S2和来自参考臂R的参考光信号R1合并生成多个干涉信号I。每个波导干涉仪231生成的干涉信号I被分为图示的两个参考信号I，被传输到芯片201上的干涉信号输出端口208。输出端口208组成两个光纤束FB1和FB2，各包括多根光纤204，每根光纤与输出端口208中的一个耦合。光纤204将干涉信号I传输到一个单平衡探测器280，其输出信号由双频道高速数据采集卡183采集。探测到的信号会被高速数据采集卡183数据化，并且传输到计算机184，以产生SDM-OCT系统采集的样品OCT扫描图像。
在前述方案中，按照本文前述的方式，根据光子芯片201的时间延迟区域109的需要，通过改变每个波导通道203的长度，来调整每个样品光S1之间的光延迟，从而生成通道间的延迟。时间上的延迟是每个通道光程的函数。在这个实施例中，本领域技术人员可以针对200千赫兹扫频激光器来优化光或者时间延迟，以便在留有足够的驻留时间使灵敏度达到可接受的程度的同时，最大化有效A扫描速率。输出采样光S1光束的间距也能分别调整，以便让光束投在样品上时样品表面的成像区之间达到特定的物理分离。
波导通道203和诸如图7所示级联样品分光器和干涉仪之类的结构，在一个实施例中可以形成在芯片201的同一个水平面上。虽然如图所示波导通道203的一些部分互相穿越或者相交，但在相交处，根据本领域已知方法进行适当设计（参看例如文章Y. Ma et al.,"Ultralow loss single layer submicron silicon waveguide crossing for SOIoptical interconnect," Optics Express 21(24), 29374-29382 (2013)），波导通道之间的串扰会很小（－40分贝）。在其他实施例中，使用本领域已知的制备多级电路的半导体制备技术，光子芯片201内的波导通道可以采用三维布局，使得不同光学结构出现在芯片里的二或三个垂直的层或级中。如此的芯片架构可以完全地或者极大地避免波导相交或者互相穿过，从而实质上消除串扰并提供更好的性能。
图8示出了单个低损耗光子芯片201可以替代所有传统的光耦合器、分光器件，该低损耗光子芯片指具有前述图7所示的光子组件和波导结构的低损耗光子芯片。虚线方格内的所有传统光学器件都被光子芯片201替代。
图9示出了低插入损耗光子芯片201的另一个实施例。该芯片的布局与图7类似，例外是输出光纤（FB1s和FB2s）被彻底去除了。取而代之的是，来自干涉仪231的输出被分组并直接耦合到用于平衡探测器280的+光电探测器304和-光电探测器306（PD+和PD-）。PD+和PD-可以直接贴（比如用环氧树脂粘贴）在光子器件的侧边，以将探测电子器件与光子芯片集成。这个实施例的优点是，消除了光纤束的耦合与传播损耗。
此外，图10示出了低插入损耗光子芯片一个实施例，所述实施例中光电探测器304，306（PD+和PD-）和探测电子器件作为主动组件被直接整合在芯片上。实际上，硅衬底经常被用于开发光电器件，包括光电探测器、相位调制器、偏振控制器等。举例来说，这样的技术在A. Cutolo等人的文章（Silicon electro-optic modulator based on a threeterminal device integrated in a low-loss single-mode SOI waveguide, Journalof Lightwave Technology, 15(3), 505–518, 1997）和其他的技术出版物中描述过。因此，相位调制器302和极化控制器300可以被包含在图9和图10实施例的采样通道中。这样做能允许对入射在样品上的采样光和干涉仪上的返回光的相位和偏正态的单独控制，以达到最优OCT图像品质。
下面将简要介绍一种方法用在含有集成光子芯片201的SDM-OCT系统中的光处理方法。在一个实施例中，所述方法包括：提供一个光子芯片，其包括一个光输入端口、多个光输出端口、一个多路分支的将输入端口与每个输出端口光学耦合的波导结构，该波导结构包括多个形成在芯片上的互联的波导通道；在输入端口接收来自光源的单一采样光束；使用多个芯片内分光器将采样光束分为多条采样光束，所述分光器由分光器区内的波导通道确定；在分为多条采样光束之后，通过改变每个波导通道的长度，在多条采样光束之间产生时间延迟；通过输出端口，向待扫描样本同时并行发射多条采样光束；在输出端口接收多个从样品返回的反射光信号；将反射光信号传播到多个干涉仪，所述干涉仪由光子芯片的干涉仪区的波导通道确定；使用多个干涉仪，将反射光信号与参考光信号合并，以产生多个参考光信号；从光子芯片的干涉输出端口发射干涉信号。
需要明确注意的是，虽然为了设计和制备的方便，光子芯片101和201的绘图实施例示出的片上分光器区和光学时间延迟区有所不同，但本发明并不一定要求波束分光和时间延迟功能在芯片上不同的区或区域施行。因此，在其他实施例中，考虑到光程，分光和时间延迟功能可以在芯片的单个合并的或混合的分光器和时间延迟区或区域实现。例如，分光器连续的级之间可以用不同的光通路或波导通道长度，以便产生光延迟。
需要明确注意的是，虽然本文公开的片内分光器107和230具有线性的级，其他实施例可以具有更随机和交错的分光器布置，可能不是线性或无法对准成级。因此，本发明并不限于构成线性级联的分光器，所述线性级联的分光器仅仅是可被波导通道103和203形成的分光器的众多可能的构型和布置中的一种。
尽管上述描述和附图展现了本发明的例性实施例，但是其中可进行各种添加、修改和替换，而不背离所附权利要求的精神、范围以及同等物的范围。特别地，本领域的普通技术人员能清楚，本发明可以用其他的形式、结构、布局、比例、尺寸、元件、材料、部件来实施，而不背离所述内容的精神或本质特征。另外，本文所述的方法/过程可以有大量改动，而不背离本发明的精神。本领域的普通技术人员能进一步认识到，本发明的实践可在结构、布局、比例、尺寸、材料等方面有许多改动以特别适应特定的环境和操作要求，而不背离本发明的原理。因此，当前公开的实施例在所有方面都应被认为是说明性而不是限制性，本发明的范围由所附权利要求及其等同确定，而不限于前述描述或实施例。相反，所附权利要求应当宽泛理解以包含本发明的其他变体和实施例，所述本发明的变体和实施例可由本领域的普通技术人员在不背离本发明的范围以及等同范围的情况下做出。

Claims (23)

1.一种适合用在空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）的集成光子芯片，其特征在于：所述芯片包括：
一个衬底；
一个光输入端口，配置为从外界光源接收单条入射采样光束；
多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；
一个多路分支的波导结构，将输入端口光学耦合至每一个输出端口，该波导结构包括衬底上形成的多个互连的波导通道；
如前所述波导通道，配置为定义多个分光器，该分光器将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束；
其中，所述分光器和光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在所述多条采样光束的每一个之间产生光学时间延迟。
2.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中分光器在衬底上排布为多级级联，单条采样光束被分光器每一级连续分裂，以便在入口端和出口端之间的每一级产生出数目逐渐增大的采样光束。
3.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中波导通道的预设长度之间的差值选取使多条采样光之间产生的光延迟比光源相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测出。
4.如权利要求1-3中任意一个或多个所述的光子芯片，其特征在于：其中输出端口直接从光子芯片将采样光束发射进空气，发射向样本。
5.如权利要求1-4中任意一个或多个所述的光子芯片，其特征在于：其中输出端口安排为接收多个从样品返回的反射光信号，分光器安排为将多个反射光信号合并成单个反射光信号从光子芯片的输入端口发射。
6.如权利要求1-5中任意一个或多个权利要求所述的光子芯片，其特征在于：其中多个输出端口聚集在衬底的一个侧面上，并且以一个预定的间距均匀分布。
7.如权利要求6所述的光子芯片，其特征在于：其中光子芯片里每一个相邻波导通道之间的长度差值是相同的。
8.如权利要求1-7中任意一个或多个权利要求所述的光子芯片，其特征在于：进一步包括了一个耦合于光子芯片的输入端口的光纤。
9.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中衬底从包含硅、绝缘体上硅、磷化铟、铌酸锂、氮化硅、砷化镓的群组中选取。
10.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中采样光在时间延迟区行进的路径大致上垂直于光在分光器区的路径。
11.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中波导通道刻蚀在衬底中。
12.一个整合了如权利要求1所述的光子芯片的SDM-OCT系统，其特征在于：所述系统包括：
一个产生光的长相干光源；
第一个光耦合器，配置为将光分裂为参考光与采样光，采样光被导向光子芯片的输入端口；
一个扫描器，配置为接收和同时并行在样品表面扫描多条样品光束，光子芯片的输出端口接收多条从样品返回的采样光束；
第二个光耦合器，与光子芯片光学耦合，并且配置为将反射光信号与参考光信号合并，以生成干涉信号；
其中，干涉信号包含代表着样品数字化图像的数据。
13.一个在使用集成光子芯片的SDM-OCT系统中处理光的方法，其特征在于：所述方法包括：
提供一个光子芯片，包括一个光输入端口、多个光输出端口、一个多路分支的将输入端口与每个输出端口光学耦合的波导结构，该波导结构包括多个形成在芯片上的互联的波导通道；
在输入端口接收来自光源的单一采样光束；
使用多个芯片内分光器将采样光束分为多条采样光束，所述分光器由分光器区内的波导通道确定；
在分为多条采样光束之后，通过改变每个波导通道的长度，在多条采样光束之间产生时间延迟；
通过输出端口，向待扫描样本同时并行发射多条采样光束。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
在输出端口接收多个从样品返回的反射光信号；
将反射光信号传播到多个干涉仪，该干涉仪由光子芯片的干涉仪区的波导通道确定；
使用多个干涉仪，将反射光信号与参考光信号合并，以产生多个参考光信号；
从光子芯片的干涉输出端口发射干涉信号。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：
通过合并反射光信号和参考光信号产生干涉信号；
基于干涉信号，用数字化仪生成样品的数字图像。
16.如权利要求13-15中任意一个或多个所述的方法，其特征在于：其中所述多条采样光束传播过时间延迟区内长度不同的波导通道，以在多个采样光束之间产生时间延迟。
17.一个适合SDM-OCT扫描的低损耗集成光子芯片，其特征在于：所述芯片包括：
一个衬底；
一个光输入端口，配置为从外界光源接收单条入射采样光束；
一个参考光输入端口，配置为从外界参考光源接收参考光；
多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；
一个多路分支的波导结构，将输入端口光学耦合至每一个输出端口，该波导结构包括衬底上形成的多个互连的波导通道，该波导结构定义一个分光器区和一个干涉仪区；
位于所述分光器区的波导通道，配置为定义多个分光器，所述分光器将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束；
其中，所述分光器和所述光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在所述多条采样光束的每一条之间产生光学时间延迟；
位于所述干涉仪区的波导通道，配置为定义多个干涉仪，该干涉仪光学耦合至时间延迟区和参考光的波导；
其中，所述干涉仪被安排为接收多个来自样品的反射光信号，所述干涉仪配置为并且用于将反射光信号和参考光合并，以生成多个干涉信号，所述干涉信号从光子芯片的干涉信号输出端口发射。
18.如权利要求17所述的光子芯片，其特征在于：其中分光器在衬底上排布为多级级联，单条采样光束被分光器每一级连续地和均匀地分束，以便在入口端和出口端之间的每一级产生出数目越来越多的采样光束。
19.如权利要求18所述的光子芯片，其特征在于：其中干涉仪与分光器区最后一级的分光器光学耦合。
20.如权利要求19所述的光子芯片，其特征在于：其中从样品返回的反射光信号通过最后一级的分光器到达干涉仪，并且绕过在分光器区的分光器之前的级。
21.如权利要求17所述的光子芯片，其特征在于：其中干涉仪通过多个参考光波导通道与参考光输入端口耦合。
22.如权利要求17所述的光子芯片，其特征在于：其中波导通道的预设长度之间差值的选取使多条采样光束之间产生的光延迟比光源相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测出。
23.一个在使用低损耗集成光子芯片的SDM-OCT系统中处理光的方法，其特征在于：所述方法包括：
提供一个光子芯片，包括一个光输入端口、多个光输出端口、一个多路分支的将输入端口与每个输出端口光学耦合的波导结构，其包括多个形成在芯片上的互联的波导通道；
在输入端口接收来自光源的单一采样光束；
使用多个芯片内分光器将采样光束划分为多条采样光束，所述分光器由分光器区内的波导通道确定；
在分为多条采样光束之后，通过改变每个波导通道的长度，在多条采样光束之间产生时间延迟；
通过输出端口，向待扫描样本同时并行发射多条采样光束；
在输出端口接收多个从样品返回的反射光信号；
将反射光信号传播到多个干涉仪，所述干涉仪由光子芯片的干涉仪区的波导通道确定；
使用多个干涉仪，将反射光信号与参考光信号合并，以产生多个参考光信号；
从光子芯片的干涉输出端口发射干涉信号。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112229319A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 上海师范大学 一种基于并行探测的光学图像层析显微镜及其成像方法
CN113827180A (zh) * 2021-08-12 2021-12-24 天津市索维电子技术有限公司 一种多点并行采集眼前节分析装置
CN114259203A (zh) * 2021-12-08 2022-04-01 深圳大学 芯片集成相干断层成像系统
CN115778318A (zh) * 2022-11-09 2023-03-14 山东大学 基于双光谱仪探测的可见光oct系统及图像重建方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11703450B2 (en) * 2017-12-25 2023-07-18 Nec Corporation Optical beam controller and optical interference tomographic imaging device using same
CN110375777A (zh) * 2019-07-09 2019-10-25 中国电子科技集团公司电子科学研究院 一种光纤传感器及其制备和测量方法
WO2021127636A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 The General Hospital Corporation Systems, methods, and media for multiple beam optical coherence tomography
CN111044947B (zh) * 2019-12-24 2022-05-24 北京航天控制仪器研究所 一种用于脑磁测量的多通道serf原子磁力仪装置及应用方法
US11892744B2 (en) 2020-06-10 2024-02-06 Quantinuum Llc Beam delivery system
US20220019019A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-20 Raytheon Company Photonic integrated circuit distance measuring interferometer
US11221204B1 (en) 2020-08-11 2022-01-11 Raytheon Company Heterodyne photonic integrated circuit for absolute metrology
US11320255B2 (en) 2020-08-11 2022-05-03 Raytheon Company Swept frequency photonic integrated circuit for absolute metrology
TWI770951B (zh) * 2021-04-21 2022-07-11 芯聖科技股份有限公司 平行光學掃描檢測裝置
US11933610B2 (en) * 2022-07-28 2024-03-19 Nec Corporation Optical tomography system and method of using

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140078510A1 (en) * 2011-05-20 2014-03-20 Medlumics S.L Scanning device for low coherence interferometry
US20140160488A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Lehigh University Apparatus and method for space-division multiplexing optical coherence tomography
US20160357007A1 (en) * 2015-05-05 2016-12-08 Eric Swanson Fixed distal optics endoscope employing multicore fiber

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59708822D1 (de) * 1996-01-26 2003-01-09 Roche Diagnostics Gmbh Niederkohärenz-interferometrisches gerät
EP1299711B1 (en) * 2000-07-10 2006-05-24 University Health Network Method and apparatus for high resolution coherent optical imaging
EP1962082A1 (de) * 2007-02-21 2008-08-27 Agfa HealthCare N.V. System und Verfahren zur optischen Kohärenztomographie
US20140293290A1 (en) 2010-11-08 2014-10-02 Netra Systems Inc. Method and System for Compact Optical Coherence Tomography
US9816803B2 (en) 2009-02-19 2017-11-14 Netra Systems, Inc. Method and system for low coherence interferometry
JP5738271B2 (ja) * 2009-04-03 2015-06-24 エグザロス・アクチェンゲゼルシャフトＥｘａｌｏｓ Ａｇ 光モジュール
ES2396784B2 (es) * 2011-03-15 2014-07-23 Medlumics, S.L. Sistema integrable de ecualizacion activa de la dispersion cromatica.
US8781271B1 (en) 2011-08-11 2014-07-15 Lockheed Martin Corporation Compact time delay unit
US8855452B2 (en) 2012-01-18 2014-10-07 International Business Machines Corporation Silicon photonic chip optical coupling structures
KR101369926B1 (ko) * 2012-03-07 2014-03-06 한국광기술원 광대역 광스플리터 및 이를 이용한 다파장 대역의 이미지 확보가 가능한 광학 단층 영상기기
US9247624B2 (en) 2013-01-29 2016-01-26 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Redundant light supply for silicon photonic chip
WO2014194028A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Pacific Biosciences Of California, Inc Analytical devices having compact lens train arrays
US8971676B1 (en) 2013-10-07 2015-03-03 Oracle International Corporation Hybrid-integrated photonic chip package
US20160045106A1 (en) * 2013-11-01 2016-02-18 Tomey Corporation Multi-Channel Optical Coherence Tomography
US9200888B2 (en) * 2013-11-01 2015-12-01 Tomey Corporation Multi-channel optical coherence tomography
US10422957B2 (en) * 2014-04-07 2019-09-24 Luxtera, Inc. Method and system for a low-loss optical Y-junction power splitter
AU2015367283B2 (en) * 2014-12-14 2021-05-20 Cylite Pty Ltd Multichannel optical receivers
US20160231101A1 (en) 2015-02-06 2016-08-11 Eric Swanson Swept-source optical coherence tomography (ss-oct) system with silicon photonic signal processing element having matched path lengths
EP3106828B1 (en) * 2015-06-16 2023-06-07 Academisch Medisch Centrum Common-path integrated low coherence interferometry system and method therefor
US10907951B2 (en) 2016-09-26 2021-02-02 Academisch Medisch Centrum Single-chip optical coherence tomography device
EP3431918B1 (en) * 2017-07-20 2021-03-31 Fogale Nanotech Multichannel confocal sensor and related method for inspecting a sample

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140078510A1 (en) * 2011-05-20 2014-03-20 Medlumics S.L Scanning device for low coherence interferometry
US20140160488A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Lehigh University Apparatus and method for space-division multiplexing optical coherence tomography
US20160357007A1 (en) * 2015-05-05 2016-12-08 Eric Swanson Fixed distal optics endoscope employing multicore fiber

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112229319A (zh) * 2020-09-24 2021-01-15 上海师范大学 一种基于并行探测的光学图像层析显微镜及其成像方法
CN112229319B (zh) * 2020-09-24 2023-04-07 上海师范大学 一种基于并行探测的光学图像层析显微镜及其成像方法
CN113827180A (zh) * 2021-08-12 2021-12-24 天津市索维电子技术有限公司 一种多点并行采集眼前节分析装置
CN113827180B (zh) * 2021-08-12 2024-04-09 天津市索维电子技术有限公司 一种多点并行采集眼前节分析装置
CN114259203A (zh) * 2021-12-08 2022-04-01 深圳大学 芯片集成相干断层成像系统
CN115778318A (zh) * 2022-11-09 2023-03-14 山东大学 基于双光谱仪探测的可见光oct系统及图像重建方法
CN115778318B (zh) * 2022-11-09 2024-05-07 山东大学 基于双光谱仪探测的可见光oct系统及图像重建方法

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