BR112018016506B1

BR112018016506B1 - Sistema para realizar espectroscopia em um alvo e aparelho

Info

Publication number: BR112018016506B1
Application number: BR112018016506-9A
Authority: BR
Inventors: Seok-Hyun Yun; Peng Shao
Original assignee: The General Hospital Corporation
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2022-12-13
Also published as: IL261121B; US11333551B2; US20210181018A1; JP2019510212A; WO2017139747A1; CN109073459A; EP3414535A4; JP6941107B2; KR20180112834A; MX2018009833A; EP3414535A1; BR112018016506A2; AU2017218000B2; IL261121B2; CA3014323A1; AU2017218000A1; CN109073459B; IL261121A

Abstract

A invenção refere-se a um sistema para executar espectroscopia em um alvo. Em alguns aspectos, o sistema inclui um conjunto óptico que inclui uma fonte óptica configurada para gerar luz em uma ou mais frequências para ser direcionada para um alvo. O conjunto óptico também inclui pelo menos um filtro óptico configurado para selecionar os sinais de luz desejados vindos do alvo, em que pelo menos um filtro óptico compreende um etalon e pelo menos uma superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o etalon, pelo menos uma vez, um feixe incidente refletido do etalon.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido baseia-se em, reivindica prioridade a, e incorpora aqui para referência na sua totalidade, U.S. No. de série 62/294,781 depositado em 12 de fevereiro de 2016 e intitulado "ETALON FILTERS".

FUNDAMENTOS

[002] A presente divulgação refere-se geralmente a sistemas e métodos para espectroscopia de alta resolução e, em particular, a filtros espectrais ópticos.

[003] A rejeição de componentes espectrais indesejados é frequentemente necessária em muitas aplicações ópticas, tais como espectroscopia de dispersão Raman, imagiologia de fluorescência de laser, dispersão Brillouin e outros métodos de espectroscopia de dispersão. Nestas técnicas, é benéfico suprimir ou filtrar componentes espectrais indesejados, incluindo dispersão elástica de fontes de laser e componentes ópticos.

[004] Para fazer isso, os elementos de difração, tais como redes de difração, são frequentemente usados para separar espacialmente sinais de luz. Isso permite a seleção de sinais específicos enquanto bloqueia sinais de fundo indesejados. Outra abordagem inclui o uso de filtros espectrais com transmissões diferenciais ou reflexões entre os sinais de fundo e os desejados. Convencionalmente, filtros de pilha dielétrica são usados como filtros espectrais. No entanto, outros tipos também foram usados dependendo da aplicação específica. Por exemplo, filtros de volume holográfico foram usados na dispersão Raman. Outros filtros utilizados para filtragem de linhas de laser incluem absorvedores orgânicos e seus solventes. Além disso, os filtros de Lyot, montados a partir de uma sequência de placas cristalinas birrefringentes, também foram usados para rejeitar certos comprimentos de onda. Alguns filtros do tipo Lyot também podem ter picos de comprimento de onda de transmissão sintonizáveis quando são usadas células de bolso em vez dos cristais birrefringentes passivos.

[005] Geralmente, as larguras das rejeita-faixas ou bordas dos filtros espectrais acima descritos variam de alguns nanômetros a dezenas de nanômetros. Embora adequado para algumas implementações, tais técnicas de filtragem convencionais não são suficientes para aplicações onde os comprimentos de onda ou mudanças de frequência são muito pequenos. Por exemplo, na dispersão Brillouin, os deslocamentos de comprimento de onda são geralmente menores que 1 picômetro, que é ordens de magnitude menores que as capacidades dos filtros ópticos convencionais.

[006] Desde a década de 1970, as células gasosas têm sólido usadas como um filtro rejeita-faixa (notch filter) na dispersão Raman e na dispersão Brillouin para prover linhas de absorção fortes e nítidas. No entanto, estes têm vários inconvenientes intrínsecos. Primeiro, os filtros de células gasosas operam em comprimentos de onda específicos e, portanto, são limitados em sua aplicabilidade. Isso ocorre porque os filtros de células gasosas aproveitam a forte absorção óptica de um determinado gás em uma cápsula fechada. Como o espectro de absorção do gás é fixo, o filtro só pode funcionar para comprimentos de onda específicos. Além disso, muitas vezes há vários entalhes no espectro de absorção de uma célula gasosa. A interferência entre os entalhes e o sinal desejado pode levar a diminuições indesejadas de extinção do sinal. Além disso, as células gasosas geralmente precisam ser aquecidas a uma temperatura elevada para alcançar alta extinção, o que traz mais complexidade à configuração óptica. Por exemplo, o vapor de iodo usado em uma microespectrometria de Brillouin precisa ser aquecido a 100 °C para alcançar uma extinção de 50 dB.

[007] Por conseguinte, há uma necessidade de filtragem melhorada para superar as dificuldades acima mencionadas.

SUMÁRIO

[008] A presente divulgação provê sistemas para espectroscopia que superam as deficiências das técnicas anteriores. Características e vantagens da presente divulgação aparecerão a partir da seguinte descrição.

[009] De acordo com um aspecto da divulgação, um sistema para executar espectroscopia em um alvo é provido. O sistema inclui um conjunto óptico que inclui uma fonte óptica configurada para gerar luz em uma ou mais frequências para ser direcionada para um alvo. O conjunto óptico também inclui pelo menos um filtro óptico configurado para selecionar os sinais de luz desejados vindos do alvo, em que pelo menos um filtro óptico compreende um etalon e pelo menos uma superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o etalon, pelo menos uma vez, um feixe incidente refletido do etalon.

[010] De acordo com outro aspecto da divulgação, é provido um filtro óptico. O filtro óptico é configurado para selecionar sinais luminosos separados de um feixe incidente, em que o filtro óptico compreende um etalon e pelo menos uma superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o etalon, pelo menos uma vez, um feixe refletido do etalon.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] Outros objetos, características e vantagens da presente divulgação tornar-se-ão evidentes a partir da descrição detalhada que se segue, tomada em conjunto com as figuras anexas, mostrando as modalidades ilustrativas da presente invenção, em que:

[012] A FIG. 1A é um diagrama conceitual que ilustra um filtro rejeita-faixa, de acordo com a presente divulgação.

[013] A FIG. 1B é um diagrama conceitual de um filtro passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[014] A FIG. 2A mostra um sistema exemplar, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[015] A FIG. 2B mostra outro sistema exemplar, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[016] A FIG. 2C mostra ainda outro sistema exemplar, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[017] A FIG. 2D mostra ainda outro sistema exemplar, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[018] A FIG. 3A é um diagrama esquemático ilustrando um etalon exemplar, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[019] A FIG. 3B é um gráfico que mostra a transmissão medida através do etalon exemplar da FIG. 3A.

[020] A FIG. 3C é um gráfico que mostra a reflexão medida a partir do etalon exemplar da FIG. 3A.

[021] A FIG. 4A é um gráfico que mostra a modulação de transmissão de etalon por inclinação de ângulo, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[022] A FIG. 4B é uma ilustração da sintonização de etalon por inclinação de ângulo, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[023] A FIG. 5A é um gráfico que mostra a modulação de transmissão de um etalon por sintonização de temperatura, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[024] A FIG. 5B é uma ilustração da sintonização de etalon utilizando a temperatura, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[025] A FIG. 6 é um esquema que mostra um perfil exemplar do filtro de bloqueio de frequência de laser (limpeza), de acordo com aspectos da presente divulgação.

[026] A FIG. 7 é um gráfico que ilustra um esquema de bloqueio de frequência ativo com um filtro de limpeza, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[027] A FIG. 8A mostra um exemplo de um filtro rejeita-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[028] A FIG. 8B mostra outro exemplo de um filtro rejeita-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[029] A FIG. 8C mostra ainda outro exemplo de um filtro rejeita-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[030] A FIG. 8D mostra um exemplo de um filtro passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[031] A FIG. 8E mostra outro exemplo de um filtro passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[032] A FIG. 8F mostra ainda outro exemplo de um filtro passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[033] A FIG. 8H mostra ainda outro exemplo de um filtro passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[034] A FIG. 9A mostra exemplos de filtros combinados com espectrômetros baseados em uma de fase em imagem de único estágio ou múltiplos estágios (VIPA), de acordo com aspectos da presente divulgação.

[035] A FIG. 9B mostra uma modalidade da FIG. 9A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[036] A FIG. 9B mostra outra modalidade da FIG. 9A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[037] A FIG. 10A é um gráfico que mostra os perfis de extinção medidos usando uma reflexão de um etalon, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[038] A FIG. 10B é um gráfico que mostra os perfis de extinção medidos utilizando duas reflexões de um etalon, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[039] A FIG. 10C é um gráfico que mostra os perfis de extinção medidos usando três reflexões de um etalon, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[040] A FIG. 11 é um gráfico que mostra a taxa de transmissão total (marcador vermelho), relação de extinção (marcador preto) do filtro de encaixe, de acordo com aspectos da presente divulgação, como uma função do número de reflexões.

[041] A FIG. 12A é um gráfico que mostra um perfil de transmissão de um filtro em uma simulação, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[042] A FIG. 12B é um gráfico que mostra um perfil de reflexão de um filtro de três passagens na simulação da FIG. 12A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[043] A FIG. 12C é um gráfico que mostra sinais simulados na simulação da FIG. 12A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[044] A FIG. 12D é um gráfico que mostra uma transmissão de uma passagem da linha laser com filtro de limpeza de bloqueio de frequência na simulação da FIG. 12A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[045] A FIG. 12E é um gráfico que mostra um filtro de banda de parada de reflexão de três passagens para limpeza de fundo na simulação da FIG. 12, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[046] A FIG. 12F é um gráfico que mostra um sinal filtrado na simulação da FIG. 12, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[047] A FIG. 13A é um gráfico que mostra um perfil de transmissão de um filtro em outra simulação, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[048] A FIG. 13B é um gráfico que mostra um perfil de reflexão de um filtro de três passagens na simulação da FIG. 13A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[049] A FIG. 13C é um gráfico que mostra sinais simulados na simulação da FIG. 13A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[050] A FIG. 13D é um gráfico que mostra uma transmissão de uma passagem da linha laser com filtro de limpeza de bloqueio de frequência na simulação da FIG. 13A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[051] A FIG. 13E é um gráfico que mostra um filtro de rejeita-faixa de reflexão de três passagens para limpeza de fundo na simulação da FIG. 13A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[052] A FIG. 13F é um gráfico que mostra um sinal filtrado na simulação da FIG. 13A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[053] A FIG. 14 é um gráfico que mostra um espectro medido de um sinal de dispersão Brillouin a partir de uma amostra de metacrilato de metila (PMMA), de acordo com aspectos da presente divulgação.

[054] A FIG. 15A é uma imagem que mostra sinais ópticos gravados a partir de uma esclerótica humana utilizando um sistema, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[055] A FIG. 15B é um gráfico que mostra a contagem de sinais para os sinais ópticos medidos na FIG. 15A.

[056] A FIG. 16A é um gráfico que mostra sinais em uma simulação para alcançar supressão de fundo usando um sistema, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[057] A FIG. 16B é um gráfico que mostra uma transmissão de três passagens e uma linha laser na simulação da FIG. 16A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[058] A FIG. 16C é um gráfico que mostra um sinal filtrado na simulação da FIG. 16A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[059] A FIG. 17A é um gráfico que mostra sinais em outra simulação para alcançar supressão de fundo usando um sistema, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[060] A FIG. 17B é um gráfico que mostra uma transmissão de três passagens e uma linha laser na simulação da FIG. 17A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

[061] A FIG. 17C é um gráfico que mostra um sinal filtrado na simulação da FIG. 17A, de acordo com aspectos da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[062] Muitas aplicações de espectroscopia, tais como dispersão Raman e imagiologia de Brillouin baseada em espectrômetro, exigem a rejeição da luz de excitação, luz dispersa e outro ruído de fundo, enquanto se mantém os sinais desejados a partir de um alvo. No entanto, quando as diferenças entre os sinais desejados e indesejados são pequenas, é difícil separar os sinais. Isso ocorre porque as rejeita-faixas ou bordas dos filtros ópticos convencionais são limitadas a aproximadamente alguns nanômetros, enquanto as diferenças de comprimento de onda de algumas aplicações de espectroscopia, como a dispersão Brillouin, podem ser da ordem de 1 picômetro, ou menos. Como resultado, os sinais de confusão e ruído não podem ser eliminados com uma alta relação de extinção.

[063] Portanto, a presente divulgação provê sistemas para espectroscopia que podem superar os inconvenientes das técnicas anteriores. Em particular, uma nova abordagem de filtragem é aqui introduzida com base em filtros etalons que podem produzir filtragem de sinais desejados com alta fidelidade, relação de extinção e aumento da relação sinal / fundo ("SBR"). Em particular, a espectroscopia de Brillouin de alta extinção permite a imagiologia biomecânica de amostras biológicas, particularmente tecidos não transparentes, tais como esclera, pele, paredes vasculares e tecidos internos. No entanto, a presente abordagem é pertinente a uma ampla faixa de aplicações que necessita de filtragem óptica, tais como sistemas de comunicação de multiplexação, bem como aplicações de temperatura, aplicações de vibração mecânica, aplicações de ondas acústicas, aplicações de voltagem, aplicações de campo magnético e outras.

[064] Em alguns aspectos da divulgação, é provido um filtro rejeita-faixa. O filtro rejeita-faixa pode ser formado usando pelo menos um etalon, bem como outros elementos ópticos, tais como espelhos, lentes e outros componentes. Em uma modalidade de um filtro rejeita-faixa, um feixe incidente refletido por um etalon pode ser redirecionado de volta para o etalon, por exemplo, utilizando um espelho ou superfície refletora, durante um certo número de vezes. Como será descrito, isto provê uma taxa de rejeição significativamente melhorada em comparação com um rejeita-faixa alcançada usando uma reflexão de passagem única a partir do etalon. Como exemplo, a FIG. 1A ilustra o conceito de usar um filtro rejeita-faixa, de acordo com a presente descrição, para suprimir sinais em uma porção do espectro, enquanto permite sinais em outras porções do espectro. Em particular, a aplicação do filtro rejeita-faixa pode produzir um rejeita-faixa 10 para uma linha laser Ào e passa-faixas 12 onde os sinais desejados devem ser mantidos. Alternativamente, um filtro rejeita-faixa pode ser configurado para permitir a transmissão da linha laser, enquanto rejeita todas as outras bandas. Prevê-se que o filtro rejeita-faixa provido possa ser utilizado em aplicações em que a supressão do ruído de fundo e a extinção do sinal sejam vantajosas, como em imagiologia de Brillouim e imagiologia de dispersão Raman.

[065] Em outros aspectos da divulgação, é provido um filtro passa-faixa. O filtro passa-faixa pode ser formado usando pelo menos um etalon, assim como outros elementos ópticos, como espelhos, lentes e outros componentes. Em uma modalidade de um filtro passa-faixa, um feixe incidente pode atravessar um etalon um certo número de vezes, o feixe sendo refletido para a frente e para trás entre dois espelhos ou superfícies refletoras. Como exemplo, a FIG. 1B ilustra o conceito de usar um filtro passa-faixa, de acordo com a presente descrição, para suprimir sinais em uma porção do espectro, enquanto permite sinais em outras porções do espectro. Em particular, a aplicação do filtro passa-faixa pode produzir um rejeita- faixa 10' que inclui uma linha laser Ào e um passa-faixa 12’ onde os sinais desejados devem ser mantidos. Alternativamente, um filtro passa-faixa pode ser configurado para permitir a transmissão da banda incluindo linha laser, enquanto rejeita todas as outras bandas. Em uma aplicação prevista, os filtros passa-faixa, de acordo com aspectos da presente divulgação, podem ser utilizados para eliminar o ruído de emissão espontânea provenientes de uma fonte de luz. Além disso, um filtro passa- faixa provido pode ser usado como um filtro de bloqueio de frequência para estabilizar a frequência do laser de origem.

[066] Voltando à FIG. 2A, um sistema exemplar 100, de acordo com aspectos da presente divulgação, é mostrado. Em geral, o sistema 100 pode incluir um conjunto óptico 102, um controlador 104, um gerador de dados e/ou processador de dados 106, e um ou mais sensores de sinal 108, ou qualquer combinação destes. O sistema 100 pode também incluir uma entrada 110 para receber instruções de entrada e operacionais, bem como uma saída 112 para prover um relatório gerado. Em alguns aspectos, o sistema 100 pode ainda incluir capacidades para rotação e translação de vários componentes ópticos, incluindo motores, engrenagens, estágios móveis e assim por diante. Vários componentes do sistema 100 podem ser incluídos em um único alojamento ou carcaça. Alternativamente, vários componentes do sistema 100 podem ser alojados separadamente, como componentes ou dispositivos independentes ou separados. Em alguns aspectos, o sistema 100 pode ser um sistema de espectroscopia, como mostrado nas modalidades ilustradas nas FIG. 2B- 2D, como será descrito.

[067] O conjunto óptico 102 na FIG. 2A pode incluir uma variedade de componentes ópticos e hardware, incluindo várias combinações de fontes de luz, lentes, colimadores, divisores de feixe, redes de difração, hologramas, espelhos, isoladores ópticos, fibras ópticas mono- ou multimodo, pacotes de feixes, guias de onda ou acoplamentos ópticos, bem como polarizadores, obturadores, filtros, amplificadores, atenuadores, filtros e assim por diante. Em particular, as fontes de luz podem ser configuradas para gerar sinais luminosos monocromáticos, (comprimento de onda único), multicromáticos (comprimentos de onda múltiplos) ou de banda larga (uma faixa de comprimentos de onda). Fontes de luz exemplares não limitativas podem incluir fontes incandescentes, fontes fluorescentes, diodos emissores de luz ("LEDs"), LEDs super luminescentes, lasers, diodos de laser e outras fontes de luz. A luz gerada pode ser de onda contínua (constante), frequente ou temporalmente modulada. Por exemplo, a luz modulada pode ser modulada sinusoidalmente, modulada por etapas, modulada triangularmente, modulada arbitrariamente ou pulsada. Como tal, as fontes de luz podem operar na onda contínua, no domínio da frequência e no domínio do tempo.

[068] Em alguns aspectos, o conjunto óptico 102 inclui um ou mais etalons, formando um ou mais filtros de limpeza, filtros rejeita-faixa e filtro passa-faixa. Um etalon exemplar 300 é mostrado esquematicamente na FIG. 3A. Especificamente, o etalon 300 inclui duas superfícies semitransparentes 302 separadas por ar ou um material sólido com uma espessura, d. Um feixe de luz 304 com um comprimento de onda À e ângulo de incidência θ' no etalon 300 sofre múltiplas reflexões, e pode produzir um número de feixes 306 refletidos e feixes transmitidos 308. Durante cada salto, o feixe de luz 304 sofre uma mudança de fase 4md/À, onde θ é o ângulo incidente no etalon e n é o índice de refração. Uma interferência dos feixes refletidos 306 e dos feixes transmitidos 308 resulta em uma modulação do feixe incidente 304. Em particular, o espectro de transmissão T do etalon 300 inclui uma série de picos de frequência de ressonância nos quais ocorre uma interferência construtiva. O espaçamento de frequência entre os picos é a faixa de espectro livre ("FSR"). Quando as perdas por absorção e dispersão são pequenas, o espectro de reflexão, R, é 1 menos o espectro de transmissão, T, formando assim uma série de rejeita- faixas.

[069] Em algumas modalidades, a FSR, a fineza e o número de reflexões podem todos ser selecionados para melhorar o desempenho. A eficiência de rejeição, ou extinção, de um etalon é dependente da frequência e é a máxima entre os picos de ressonância; isto é, em frequências separadas das frequências de ressonância pela metade da FSR. No modo de transmissão, o sinal de Brillouin passa pelo pico de transmissão do etalon. Portanto, a FSR do etalon é, em algumas modalidades, aproximadamente igual ou ligeiramente superior ao dobro do desvio da frequência de Brillouin de uma amostra. A razão pela qual a FSR pode ser selecionada para ser ligeiramente maior que a metade da FSR é porque quanto maior a FSR é, maior o pico de transmissão se torna e, portanto, maior é a faixa de frequência utilizável para um sinal de Brillouin. No modo de reflexão, o pico de transmissão do etalon pode ser selecionado para coincidir com a linha laser, e uma alta eficiência de rejeição seria desejável. Neste caso, a FSR do etalon pode ser igual a duas vezes o deslocamento típico de frequência de Brillouin, embora a FSR possa ser um pouco mais elevada do que no caso do modo de transmissão.

[070] Em ambos os modos, a fineza do etalon também pode ser selecionada para estar dentro de um intervalo ideal. À medida que a fineza aumenta, a eficiência da rejeição aumenta, mas a largura do pico de ressonância diminui. Um pico de ressonância muito agudo pode não ser desejável, porque isso reduz a largura da faixa de sinal de Brillouin utilizável no modo de transmissão. No modo de reflexão, um pico de ressonância estreito requer um controle rigoroso do pico de transmissão do etalon para alinhá-lo à linha laser, embora essa dificuldade possa ser contornada bloqueando o comprimento de onda do laser no etalon. Algumas modalidades utilizam uma fineza moderada a baixa, por exemplo, inferior a 20 mas superior a 5. Um nível demasiado baixo de uma fineza (por exemplo, abaixo de cerca de 5) pode não ser desejável porque a sua eficiência de rejeição seria demasiado baixa. Quando um etalon com fineza moderada a baixa é usado, sua eficiência de rejeição de passagem única pode não ser alta o suficiente para certas aplicações. Neste caso, uma configuração multipassagem é útil. O número de passagens em ambos os modos de transmissão e reflexão é, em algumas modalidades, selecionado para ser maior que 2 mas menor que 6 (ou seja, com a faixa de 3 a 5). O limite baixo vem da necessidade de extinção suficiente. O limite superior é devido ao aumento da perda de inserção do sinal de Brillouin conforme o número de passagens aumenta, o que tipicamente cresce exponencialmente com o número de passagens. No mesmo nível de extinção, a faixa de transmissão mais ampla é obtida com múltiplas passagens para um etalon com uma sutileza de baixa a moderada do que com uma passagem única para um etalon com alta fineza (por exemplo, maior que 20).

[071] A título de exemplo, a FIG. 3B e 3C ilustram espectros de transmissão e reflexão exemplares obtidos utilizando um etalon, como descrito com referência à FIG. 3A. O etalon foi feito com um pedaço de sílica fundida com uma área de 25 mm x 25 mm e uma espessura de cerca de 6,4 mm, com uma uniformidade de espessura de 2 nm ao quadrado da raiz (RMS). A FSR foi de cerca de 16 GHz. Revestimentos de refletividade em ambos os lados foram cerca de 65% para uma faixa de comprimento de onda de aproximadamente 720 a 840 nm. Os dados medidos foram obtidos com um laser de comprimento de onda único de 780 nm com um diâmetro de cerca de 2,8 mm. Para esta medição, a frequência óptica do laser foi modulada com um sinal de tensão de rampa analógica. O perfil de transmissão foi medido com um fotodiodo com faixa dinâmica de 30 dB. A fineza do etalon, referindo-se à nitidez dos picos transmitidos, foi de cerca de 7. No modo de transmissão, a transmissão máxima foi de aproximadamente 97% nas frequências de ressonância e a mínima foi de cerca de 5,3% entre os picos de ressonância, provendo uma taxa de rejeição de cerca de 11,9 dB. Taxas ideais de rejeição podem ser obtidas em um modo de reflexão, embora ele seja geralmente mais desafiador do que o modo de transmissão, devido a razões como absorção óptica, defeitos planares e erros de alinhamento. É aqui reconhecido que maiores taxas de rejeição podem ser obtidas por cascata de múltiplos estágios de um etalon.

[072] Referindo-se novamente à FIG. 2A, o sistema 100 também inclui um controlador 104 que está configurado para controlar o sistema 100. O controlador 104 pode estar em comunicação, coordenar e controlar vários elementos do conjunto óptico 102, gerador de dados ou processador de dados 106 e sensores de sinal 108. Os sensores de sinal 108 podem incluir um ou mais detectores ópticos tais como fotodiodos semicondutores, fotodiodos PIN, sensores de imagem CCD e CMOS, fotodiodos de avalanche de contagem de fótons ("APDs") e outros. O gerador de dados ou processador de dados 106 pode incluir vários componentes e hardware para aquisição e/ou processamento de dados ideais e outros. Embora mostrado como componentes separados na FIG. 2A, o gerador de dados ou o processador de dados 106 e os sensores de sinal 108 podem ser combinados em um único dispositivo ou aparelho, tal como uma câmara CCD ou espectrômetro, por exemplo.

[073] Em alguns aspectos, o controlador 104 pode ser configurado para controlar um alinhamento da frequência óptica de uma fonte de luz e da frequência de ressonância de um ou mais do filtro de limpeza, filtro rejeita-faixa ou filtro passa- faixa. Isto pode ser conseguido controlando a frequência óptica da fonte de luz, ou ajustando a frequência de ressonância do filtro. Desta forma, um passa-faixa pode ser correspondido a uma ou mais linhas de interesse desejadas enquanto rejeita outras porções de um espectro, por exemplo.

[074] Em alguns aspectos, o controlador 104 pode ser configurado para controlar o perfil de transmissão de um ou mais etalons. Isto pode ser conseguido usando várias técnicas, incluindo sintonização de ângulo, sintonização de temperatura, sintonização de largura por técnicas piezoelétricas e sintonização de pressão para entreferro etalons. Como exemplo, a FIG. 4A e 4B descrevem modulação de transmissão de um etalon 400 devido à sintonização angular. Para um feixe incidente 402 com uma frequência óptica, ou comprimento de onda, a potência do feixe transmitido 404 recebida por um detector 406 pode variar em função do ângulo de inclinação do etalon, em uma ou mais direções, como mostrado na FIG. 4B. Em outras palavras, as frequências de ressonância de transmissão do etalon estão sintonizadas como uma função do ângulo de inclinação, como mostrado na FIG. 4A.

[075] Como outro exemplo, as FIGs. 5A e 5B representam a modulação de transmissão de um etalon 500 devido à sintonização de temperatura. Em particular, esta técnica pode ser utilizada para etalons com ar ou sólido. Para os etalons com sólidos, a faixa de sintonia pode depender do material que está sendo usado. O etalon 500 pode ser posicionado em uma carcaça resistente ao calor 502 possuindo capacidades de controle de temperatura, por exemplo, no interior da carcaça 502. Pelo menos uma janela 504 formada na carcaça 502 permite que um feixe incidente 506 entre e um feixe transmitido 508 saia da carcaça 502 e seja recebido por um detector 510, como mostrado na FIG. 5B. Perfis de sintonização de temperatura ou perfis de ressonância de transmissão podem ser gerados medindo a potência da luz transmitida normalizada para a potência de entrada em função da temperatura, como mostrado na FIG. 5A.

[076] Voltando agora para a FIG. 2B, é mostrada uma modalidade de um sistema 200, de acordo com a presente divulgação. O sistema 200 inclui um módulo de bloqueio de frequência 202, incluindo uma fonte de luz 204 e um primeiro filtro 206, bem como um módulo de detecção de sinal 208, um segundo módulo de filtro 210, um módulo de dados 212 e um computador 214, como mostrado. Em um aspecto, o primeiro filtro 206 no módulo de bloqueio de frequência 202 pode ser um filtro de bloqueio ou limpeza de frequência, na forma de um filtro passa-faixa baseado em etalons, como descrito. A luz produzida pela fonte de luz 204, por exemplo, como luz laser, entraria então no primeiro filtro 206, que seleciona comprimentos de onda ou frequências específicas enquanto rejeita os indesejáveis. Em alguns aspectos, a frequência central (ou comprimento de onda) da luz pode ser bloqueada para um pico de transmissão do segundo filtro 210, usando software ou programação realizada pelo computador 214. O esquema de bloqueio estabiliza a saída do laser e pode garantir o funcionamento adequado ou filtragem pelo segundo filtro 210.

[077] Como mostrado, os sinais recebidos pelo módulo de detecção de sinal 208 são então dirigidos para um segundo filtro 210. Em alguns aspectos, o segundo filtro 210 pode incluir filtro passa-faixa, um filtro rejeita-faixa ou um filtro rejeita-faixa baseado em etalons, de acordo com aspectos da presente divulgação. Como mencionado, em alguns aspectos, o segundo filtro 210 pode ser combinado com, ou bloqueado para, o primeiro filtro 206. Os sinais filtrados pelo segundo filtro 210 podem então ser adquiridos pelo módulo de dados 212 e processados adicionalmente. O computador 214 pode então obter dados brutos e ou processados do módulo de dados 212 e gerar um relatório.

[078] Em algumas implementações, o sistema 200 pode ser usado para aplicações onde uma alta relação de extinção da linha laser para ruído de fundo é crítica, tal como a microscopia de Brillouin. Normalmente, uma relação de extinção maior que 80 dB, quando medida com uma largura de banda de 100-500 MHz, pode ser desejada. Para amostras com alta dispersão, uma relação de extinção maior que 100 dB pode ser desejada. Como exemplo, a FIG. 6 mostra um perfil esquemático de um filtro de bloqueio ou limpeza de frequências a laser. Como um filtro passa- faixa, o perfil inclui um passa-faixa central e rejeita-faixas nos dois lados do pico central Ào. Este filtro pode suprimir os modos laterais do espectro de um laser e, portanto, pode ser usado para estabilizar a frequência de saída ou o comprimento de onda da luz, que pode ser bloqueado para o pico de transmissão de um segundo filtro.

[079] Um filtro passa-faixa de limpeza com um perfil tal como o mostrado na FIG. 6 pode ser empregue para suprimir o fundo de emissão espontânea e modos laterais espúrios na saída do laser, por exemplo. Esse filtro pode ser crítico, especialmente quando um laser semicondutor é usado como fonte de laser, que normalmente tem um ruído de fundo espontâneo relativamente alto. A relação de ruído laser / espontâneo típica, medida por um espectrômetro típico, é de -50 a -55 dB. Ao imagear tecidos de grande dispersão, como a esclera, uma quantidade finita da saída do laser, consistindo na linha laser e fundo, é espalhada elasticamente. Enquanto a linha laser pode ser suprimida por um filtro e etalons VIPA, o fundo de emissão espontânea de banda larga na faixa de frequência de Brillouin não pode ser suprimido sem perder a magnitude do sinal de Brillouin porque ele ocupa a mesma frequência. O filtro de limpeza colocado antes da amostra é útil em algumas modalidades porque suprime o ruído de fundo na banda de frequência de Brillouin antes de ser espalhado a partir da amostra. Tal arranjo para alcançar uma razão laser / fundo suficientemente alta, tipicamente maior que 65 dB, na faixa de frequência de Brillouin é útil para imagear tecidos com alta dispersão traseira induzida por dispersão, tal como a esclera. A transmissão do filtro de limpeza é alinhada à linha laser e ao pico de alta rejeição do filtro de transmissão ou reflexão. Exemplos do tipo de filtro de limpeza que pode ser usado incluem: um etalon, uma grade de difração e um filtro de absorção de gás. Um filtro de limpeza etalon pode ter uma fineza na faixa de 5 a 20, por exemplo. A FSR pode ser selecionada para ser aproximadamente duas vezes, ou modestamente maior que, o deslocamento de frequência de Brillouin. O sistema de Brillouin pode empregar ambos um filtro de limpeza a laser e um filtro etalon de entalhe em modo de reflexão juntamente com um espectrômetro VIPA de dois estágios. Modalidades de tais sistemas permitiram a imagiologia de Brillouin de tecidos oculares altamente dispersantes na esclerótica, o que anteriormente não era possível.

[080] Voltando para a FIG. 2C, é mostrada uma modalidade de um sistema de bloqueio de frequência ativo 230, de acordo com aspectos da presente divulgação. O sistema 230 pode incluir um computador 232 em comunicação com um controlador fonte 234, uma fonte de luz 236 controlada pelo controlador fonte 234. A fonte de luz 236 pode ser um laser, ou outra fonte óptica sintonizável. Em um exemplo não limitativo, o laser pode ser um laser de diodo ou um laser semicondutor. O sistema 230 pode também incluir um filtro de bloqueio de frequência 238, um amostrador de feixe 240 e um detector 244. Um feixe de luz gerado pela fonte de luz 236 passa o filtro de bloqueio de frequência 238 e colide com o amostrador de feixe 240. Uma porção do feixe de luz (por exemplo, menos de 5%) pode ser refletida para o detector 244, enquanto outra porção pode ser dirigida para um alvo, tal como uma amostra ou tecido. O detector 244 pode ser um fotodetector e ser configurado para prover um sinal de realimentação, por exemplo, na forma de um sinal analógico, para o computador 232.

[081] A frequência da saída da fonte de luz 236 pode ser continuamente sintonizada usando o controlador fonte 234, como dirigido pelo computador 232, por exemplo, para atingir uma produtividade de energia quase máxima. A saída também pode ser bloqueada para a frequência correspondente ao pico de transmissão de um filtro etalon, como descrito. A sintonização da frequência pode ser realizada provendo uma entrada de tensão analógica ao controlador fonte 234, com uma resolução de entrada de aproximadamente 1 mV e resolução de sintonização de aproximadamente 10 MHz, por exemplo. Ao manter ativamente a transmissão através do filtro de bloqueio de frequência 238 em mais de 98% da transmissão de pico, é alcançada uma estabilidade de bloqueio de frequência inferior a 20 MHz.

[082] Este esquema de bloqueio de frequência está ilustrado na FIG. 7. Ao utilizar um sistema de laser sintonizável por frequência, por exemplo, a saída pode ser modulada para varrer sobre uma faixa de frequências consistente com pelo menos um pico de transmissão 700 de um etalon, por exemplo. A frequência da saída pode então ser bloqueada dentro de uma faixa estreita de frequência, modulando ou interrompendo ativamente a frequência para manter uma potência de transmissão através do filtro em relação a um limite predeterminado. Como exemplo, tal limite pode estar acima de 90% de transmissão de energia, ou mais especificamente, cerca de 95% de transmissão de energia.

[083] Referindo-se agora à FIG. 2D, outro exemplo de um sistema 260, de acordo com aspectos da presente divulgação, é mostrado. O sistema 260 inclui um computador 262, um módulo de dados 264, uma fonte de luz 266 e um conjunto óptico 268. Como descrito, a fonte de luz 266 pode incluir um laser, tal como um laser de diodo. Em particular, o conjunto óptico 268 inclui um primeiro isolador óptico 270, uma primeira placa de onda de meio comprimento de onda 272, um primeiro filtro 274, um divisor de feixe 276 e um fotodetector 278. Como descrito acima, o fotodetector 278 pode ser utilizado para prover realimentação para conseguir o bloqueio de frequência utilizando o computador 262 e a fonte de luz 266. Em particular, uma frequência de saída ou comprimento de onda da fonte óptica 266 pode ser sintonizado e bloqueado para a frequência central ou comprimento de onda do primeiro filtro 276, que pode ser um filtro passa-faixa com base em um etalon, de acordo com a presente divulgação.

[084] O conjunto óptico 268 também inclui um número de fibras ópticas 280 que conectam vários elementos ópticos do conjunto óptico 268. O conjunto óptico também inclui uma interface experimental 282, que pode ser motorizada. A interface experimental 282 pode incluir uma segunda placa de onda de meio comprimento de onda 284, um divisor de feixe de polarização 286, um segundo isolador óptico 288 e uma lente objetiva 290. Como mostrado, os sinais da interface experimental 282 podem ser direcionados para um segundo filtro 292 através de fibras ópticas 280. Em um exemplo, o segundo filtro 292 pode ser um filtro rejeita-faixa, de acordo com a presente divulgação. Sinais filtrados do segundo filtro 292 podem então ser dirigidos e processados pelo módulo de dados 264. Como mostrado, o módulo de dados 264 pode incluir um arranjo em fase virtualmente imageado ("VIPA") 294 e um gerador de imagens (imager) 296, que pode ser uma câmera CCD, por exemplo. O VIPA 294 é um espectrômetro VIPA de um ou vários andares, como mostrado nos exemplos das FIGs. 9A-9C.

[085] De acordo com aspectos da presente divulgação, as FIGs. 8A-8H descrevem várias modalidades de filtros. Referindo-se particularmente às FIGs. 8A- C, diferentes variações de um filtro rejeita-faixa, com múltiplas reflexões, são mostradas. Especificamente, as FIGs. 8A e 8B mostram uma configuração que inclui um etalon e um espelho externo ao etalon. Um feixe incidente refletido de um etalon é redirecionado de volta ao etalon várias vezes pelo espelho, ou outra superfície refletora. O número de reflexões e direção do feixe de saída pode ser determinado pelos tamanhos e posições relativas do etalon e ao espelho. Por exemplo, na FIG. 8A, o número de reflexões, o tamanho e a posição do espelho (deslocados verticalmente em relação ao etalon) fazem com que o feixe de saída 802 esteja na mesma direção que o feixe incidente 800. Em contraste, na FIG. 8B, o feixe de saída 802' fica na direção oposta ao feixe incidente 800. O etalon e o espelho podem ser cuidadosamente alinhados com uma técnica de sintonização de ângulo de etalon para alcançar reflexões múltiplas com ângulo incidente substancialmente idêntico do feixe no etalon. Em uma variação de um filtro rejeita-faixa, mostrado na FIG. 8C, podem ser utilizados dois etalons substancialmente paralelos. Um feixe incidente 800 direcionado para um primeiro etalon é refletido para o segundo etalon, e assim por diante, por um número de vezes. Como mostrado nas FIGs. 8A-8C, o feixe incidente 800 é orientado em um ângulo, por exemplo, inferior a 10 graus, por exemplo, em relação a uma superfície de um etalon.

[086] Os filtros rejeita-faixa, como descritos, podem prover uma taxa de rejeição significativamente melhorada em comparação com um rejeita-faixa alcançado usando uma reflexão de passagem única a partir do etalon. Em princípio, a relação de eficiência ou extinção da rejeição pode aumentar com o número de etalons e o número de reflexões. Por exemplo, se a extinção de um perfil de reflexão é de 10 dB, podem ser alcançados até 20 dB para duas reflexões, 30 dB para três reflexões e assim por diante. Na prática, erros devido ao alinhamento, perdas causadas pela absorção, deformação da forma do feixe podem se acumular com cada reflexão adicional, e como tal precisariam ser considerados na seleção da configuração particular e número de reflexões do feixe no filtro rejeita-faixa.

[087] Os filtros rejeita-faixa, conforme descritos, podem ser usados em diversas aplicações. Por exemplo, as FIGs. 9A e 9B mostram conjuntos ópticos combinando um filtro rejeita-faixa, baseado em um etalon e espelho, e um espectrômetro VIPA de um estágio ou dois estágios. Especificamente, o conjunto óptico da FIG. 9A mostra um filtro rejeita-faixa 900, uma lente de colimação ("CL"), um arranjo em fases virtualmente imageado ("VIPA"), uma lente objetiva ("OL") e um gerador de imagens ("EMCCD"). O conjunto óptico da FIG. 9B mostra o filtro rejeita- faixa 900, uma primeira lente de colimação ("CL1"), um primeiro arranjo em fase virtualmente imageado ("VIPA 1"), uma segunda lente de colimação ("OL2"), uma primeira lente objetiva ("OL1"), um segundo arranjo de imagem virtualmente imaginada ("VIPA 2"), uma segunda lente objetiva ("OL2") e um gerador de imagens ("EMCCD").

[088] Referindo-se particularmente às FIGs. 8D-8E, diferentes variações de um filtro passa-faixa, com múltiplas transmissões, são mostradas. Especificamente, nas FIGs. 8D e 8E, um feixe incidente 800 é transmitido através de um etalon várias vezes usando dois espelhos externos e substancialmente paralelos ao etalon. Dependendo do tamanho e posição relativa do etalon e dos espelhos, a direção do feixe transmitido pode estar na mesma direção (feixe de saída 804' na FIG. 8D) ou na direção oposta (feixe de saída 804'' na FIG. 8E) para o feixe incidente 800. A multiplicação do perfil de transmissão devido a cada passagem ou transmissão através de um etalon pode levar à alta extinção.

[089] Como mostrado, o ângulo do feixe incidente 800 no etalon nas FIGs. 8E e 8D é diferente de zero. Em algumas variações, mostradas nas FIGs. 8F e 8G, o ângulo de incidência pode ser substancialmente zero. Para este efeito, mais de dois espelhos ou superfícies refletoras podem ser utilizados. Em algumas modalidades, um número de etalons e espelhos pode ser utilizado, como mostrado na FIG. 8H.

[090] A título de exemplo, as FIGs. 10A-10C representam dados experimentais obtidos com um filtro rejeita-faixa, como descrito com referência às FIGs. 8A e 8B, tendo 1, 2 e 3 reflexões de um feixe de luz incidente. Embora uma extinção superior a 10 dB possa ser conseguida em uma única reflexão (FIG. 10A), cerca de 30 dB podem ser obtidos quando 3 reflexões são utilizadas (FIG. 10C). Com um ângulo de incidência de aproximadamente 0,6 grau em relação ao normal a uma superfície refletora do etalon, as FIGs. 10A-10C demonstram uma extensão aprimorada com múltiplas reflexões.

[091] A título de exemplo, a FIG. 11 ilustra a relação global de rejeição da transmissão e da linha laser medida utilizando o filtro rejeita-faixa de acordo com a presente divulgação. Com um aumento do número de reflexões de 1 a 5, a taxa de rejeição foi aumentada para mais de 40 dB, e a taxa de transmissão global foi melhor que 50%.

[092] Como outro exemplo, as FIGs. 12A-F e 13A-F ilustram resultados de simulação numérica que ilustram princípios de funcionamento de filtros, de acordo com a presente divulgação. Parâmetros de Etalon, como descritos com referência às FIGs. 3A-3D foram usados como o filtro de limpeza / bloqueio de frequência e o filtro rejeita-faixa. O sinal de Brillouin foi definido em cerca de 50 dB abaixo da linha laser.

[093] Depois que um filtro rejeita-faixa foi cuidadosamente alinhado, a saída de laser foi bloqueada para coincidir com o entalhe com o perfil de transmissão de um etalon (FIGs. 12A, 13A), como descrito. O filtro passa-faixa de limpeza compartilha a mesma FSR com o filtro rejeita-faixa (FIG. 12B, 13B). O sinal simulado é mostrado nas FIGs. 12C e 13C. O sinal combinado (linha verde) detectado é uma combinação da linha laser (pontos azuis) e a linha de sinal (marcador tracejado vermelho). A relação entre a linha laser e o filtro de transmissão / limpeza e entre o perfil de reflexão e o sinal de Brillouin está ilustrada nas FIGS. 12D, 13D, e 12E e 13E, respectivamente.

[094] Como mostrado nas FIGs. 12F e 13F, a linha de sinal é mantida no sinal, enquanto a linha laser é suprimida no espectro final resultante. Pode-se também usar uma configuração de transmissão única e múltipla do filtro de bloqueio de frequência, como representado nas FIGs. 12D e 13D, respectivamente. As FIGs. 12F e FIG. 13F mostram os resultados do filtro com transmissão de 1 e 3 passagens quando o sinal desejado é 50 dB menor que a linha laser de fundo. Um filtro rejeita- faixa de 3 transmissões mais 3 reflexões provê uma rejeição de cerca de 120 dB e leva a uma relação sinal / fundo de 20 dB ("SBR") no espectro filtrado, ilustrando que supressão adicional do componente ASE no espectro do laser permite que a SBR seja melhorada ainda mais.

[095] A título de exemplo, a FIG. 14 mostra um espectro de um sinal de dispersão Brillouin a partir de uma amostra de polimetilmetacrilato ("PMMA"), medida utilizando um sistema como descrito com referência à FIG. 2D. Como descrito, a frequência do laser estava usando um filtro passa-faixa baseado em um etalon. O sinal de aquisição foi passado através de um filtro rejeita-faixa e integrado ao sistema de imagem, antes de entrar em um espectrômetro baseado em arranjo em fase virtualmente imageado (VIPA) de 2 estágios. Nesta configuração, o etalon de bloqueio de frequência (primeiro filtro 274 na FIG. 2D) foi inclinado em um pequeno ângulo para coincidir com o pico de transmissão para o rejeita-faixa do filtro rejeita- faixa (segundo filtro 292 na FIG. 2D). Portanto, a linha laser é suprimida. Como apreciado da FIG. 14, uma supressão do sinal de dispersão Rayleigh foi obtida usando 3 e 4 reflexões.

[096] Ao utilizar um sistema como descrito acima, gravações de sinais de uma esclera humana são mostradas na FIG. 15A e 15B. Em particular, um laser de diodo externo com comprimento de onda central de 780 nm e saída de 80 mW foi empregado como fonte ótica. Um filtro de bloqueio de frequência e o filtro rejeita- faixa, como descrito, foram usados. A luz foi entregue a um braço de amostra e atingiu a amostra. O sinal recolhido de retrodispersão foi acoplado a uma fibra de modo único, passado através de um filtro rejeita-faixa de reflexão múltipla (5 reflexões) e depois dirigido para um espectrômetro VIPA de 2 fases. Um EMCCD foi usado para gravação de dados. Um bloqueio de frequência ativo foi utilizado como descrito acima. O sinal espalhado de Brillouin foi claramente observado, embora com ruído residual de dispersão elástica. Com ajuste de curva com uma função de Lorentzien, os deslocamentos de frequência de Brillouin foram determinados. Imagiologia de tecido biológico turvo com forte dispersão é um desafio devido à forte dispersão elástica no sinal de retrodispersão. O filtro rejeita-faixa com uma relação de extinção de 40 dB permitiu espectroscopia de Brillouin de esclera e imagiologia de Brillouin de tecidos turvos.

[097] Como outro exemplo, as FIGs. 16A-C e 17A-C mostram simulações de filtros passa-faixa de transmissão múltipla de acordo com a presente divulgação. Uma configuração como descrita com referência às FIGs. 2B foi usada. Enquanto a frequência do laser de saída foi bloqueada para o pico de transmissão do filtro de limpeza (FIG. 16A), o passa-faixa do filtro passa-faixa foi sintonizado para se sobrepor com a linha de interesse (FIG. 16B), que era de aproximadamente 7,5 GHz longe da linha laser. Múltiplas passagens (3 passagens neste exemplo) permitiram a extinção de alta transmissão (FIG. 16C). Neste exemplo, o sinal da linha laser foi suprimido em cerca de 90 dB. A SBR desejada foi aumentada para quase 30 dB. Essa configuração permitiu que um dos picos de Stoke e anti-Stokes do sinal de dispersão Brillouin fosse captado. Em algumas implementações, pode-se desejar gravar simultaneamente picos de Stoke e anti-Stokes. Isto pode ser realizado utilizando dois picos de transmissão de um único etalon, como mostrado nas FIGs. 17A-17C.

[098] Outros resultados foram também conseguidos os quais demonstram vários aspectos das técnicas aqui descritas. Por exemplo, usando a configuração, imagiologia de Brillouin de olhos frescos suínos foi realizada. O sinal de dispersão Brillouin foi obtido a partir de uma faixa de profundidade de cerca de 100 a 200 μm abaixo da superfície do tecido ou epitélio. A potência do laser era de cerca de 5 mW na superfície da amostra. Em humanos, o nível máximo de exposição para a esclera e conjuntiva é maior do que para a córnea porque o risco de dano retiniano não é aplicado. Os coeficientes de dispersão de luz da conjuntiva são conhecidos por serem semelhantes aos tecidos de peito de galinha, e a dispersão da luz a partir da esclera é cerca de 10 vezes mais forte do que a dispersão da conjuntiva. Diferentes tempos de integração EM-CCD de 1, 2 e 4 s foram usados para córnea, conjuntiva e esclera, respectivamente, para compensar a redução na intensidade do sinal proporcional à quantidade de dispersão de luz. Os tecidos da conjuntiva exibiram deslocamentos de Brillouin significativamente maiores do que a córnea, e a esclera exibiu deslocamentos de Brillouin muito mais elevados. Os intervalos típicos dos módulos de Young relatados de tecidos suínos são de cerca de 1-4 MPa de tecidos esclerais, muito superiores a cerca de 0,1 a 0,5 MPa para córneas. Em um comprimento de onda óptico de 780 nm, os desvios típicos de Brillouin da esclera foram de 6,1 a 6,5 GHz, o que foi estatisticamente significativamente diferente dos desvios de Brillouin de aproximadamente 5,4 GHz para a córnea e aproximadamente 5,6 GHz para a conjuntiva. O comprimento de onda da fonte óptica pode ser selecionado com base em várias características que podem ser desejadas em diferentes situações. Por exemplo, um comprimento de onda maior pode proporcionar maior penetração para alguns tecidos alvo. Em algumas modalidades, o comprimento de onda da fonte óptica é entre cerca de 750 nm e 1500 nm.

[099] As características adequadas para tais combinações e subcombinações serão prontamente evidentes para os versados na técnica após revisão do presente pedido como um todo. A matéria reivindicada aqui descrita e nas reivindicações citadas pretende cobrir e abranger todas as mudanças adequadas na tecnologia.

Claims

1. Sistema para realizar espectroscopia em um alvo, o sistema CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um conjunto óptico compreendendo: uma fonte óptica configurada para gerar luz a uma ou mais frequências para ser direcionada a um alvo; pelo menos um filtro óptico configurado para selecionar os sinais luminosos desejados provenientes do alvo, em que o pelo menos um filtro óptico compreende um etalon e pelo menos uma superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o etalon pelo menos uma vez, um feixe incidente refletido a partir do etalon; e um arranjo em fase virtualmente imageado acoplado ao pelo menos um filtro óptico.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um filtro óptico compreende um filtro rejeita-faixa.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte óptica compreende um laser de diodo ou um laser semicondutor.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo em fase virtualmente imageado é acoplado a um gerador de imagens configurado para detectar os sinais luminosos desejados.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente outro filtro, posicionado entre a fonte óptica e o alvo, e configurado para reduzir um ruído de fundo na luz gerada pela fonte óptica.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o outro filtro é um filtro passa-faixa compreendendo outro etalon e pelo menos uma outra superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma outra superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o outro etalon, pelo menos uma vez, um feixe transmitido através do outro etalon.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o filtro passa-faixa compreende uma pluralidade de etalons.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente um computador configurado para controlar pelo menos a fonte óptica.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o computador é adicionalmente configurado para adaptar uma saída da fonte óptica para corresponder a uma frequência do filtro passa-faixa.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o computador é adicionalmente configurado para sintonizar pelo menos um uso de filtro óptico controlando uma orientação do etalon em relação ao feixe incidente ou controlando uma temperatura amostrada pelo etalon.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema compreende adicionalmente um alojamento configurado para adaptar a temperatura entre uma faixa entre aproximadamente 20°C e 50°C.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um filtro óptico é configurado para prover uma extinção de sinais luminosos indesejados a um nível de pelo menos 30 dB.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que os sinais de luz desejados e sinais de luz indesejados são separados por um comprimento de onda de aproximadamente 1 nanômetro ou menos.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o etalon tem uma fineza inferior a cerca de 20, e pelo menos uma superfície refletora é configurada para redirecionar para o etalon pelo menos 3 diferentes feixes incidentes refletidos a partir do etalon.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o etalon tem uma fineza superior a cerca de 5 e a pelo menos uma superfície refletora é configurada para redirecionar para o etalon, no máximo, 5 feixes incidentes diferentes refletidos a partir do etalon.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte óptica é acoplada a um filtro passa-faixa que tem uma faixa espectral livre que se baseia, pelo menos em parte, em uma faixa espectral livre do etalon.

17. Aparelho, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um filtro óptico configurado para selecionar sinais luminosos separados a partir de um feixe incidente, em que o filtro óptico compreende um etalon e pelo menos uma superfície refletora externa ao etalon, a pelo menos uma superfície refletora sendo configurada para redirecionar para o etalon, pelo menos uma vez, um feixe refletido do etalon; e um arranjo em fase virtualmente imageado acoplado ao filtro óptico.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente outro etalon configurado para redirecionar para o etalon o feixe refletido.