CN102621066A - 小型一体化的二维光声振镜激励源 - Google Patents

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曾吕明
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杨迪武
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Abstract

本发明提供一种小型一体化的二维光声振镜激励源，该激励源由激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、保护镜、X轴电机、Y轴电机、外壳构成，可实现大面积、高速度、高稳定性的小型光声激励扫描。本发明将快速、高效的二维激光振镜扫描技术应用到光声激发领域，并与小体积的激光二极管一体化设计，实现了大面积光声成像的小型化激励。

Description

小型一体化的二维光声振镜激励源
技术领域
 本发明涉及一种光声激发技术，特别是涉及一种小型一体化的二维光声振镜激励源。
背景技术
激光振镜是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，可轻松实现激光束的二维偏转，具有体积小、响应速度快、扫描速度高、扫描范围大等优势，目前广泛用于激光标刻、激光切割、激光打孔等领域。
光声技术是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作为媒介的非介入型无损检测技术。固体激光器由于其微焦级能量和纳秒级脉宽的优点，是目前光声技术的常用激发源，但体积大、价格高、维护难等众多缺点一直阻碍着光声技术的市场化推广。近年来，具有体积小、重量轻、寿命长、转换效率高和覆盖波段范围广等优点的半导体激光器，正作为直接应用光源或泵浦光源逐步应用于光声领域。
例如，2006年Allen等报道了采用四个脉冲激光二极管组成的阵列作为光声激励源实现了大面积的二维光声成像（T. J. Allen, and P. C. Beard, “Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedical photoacoustic imaging,” Opt. Lett. 31(23), 3462-3464, 2006）；2008年Maslov等报道了采用单个调幅的连续激光二极管作为光声激励源同样也实现了大面积的光声扫描成像（K. Maslov and L. V. Wang, “Photoacoustic imaging of biological tissue with intensity-modulated continuous-wave laser,” J. Biomed. Opt. 13(2), 024006, 2008）；由于半导体激光器的峰值功率较低，一般情况下不超过200W，所以以上方法需要传感器由步进电机驱动做圆周或线性机械扫描接收不同方向的光声信号，具有耗时长、操作复杂、机械振动大等众多缺点，在实际应用中显然存在相当大的局限性，无法满足实际的高精度、高稳定性和快速成像需求。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种小型一体化的二维光声振镜激励源，它将快速、高效的二维激光振镜扫描技术应用到光声激发领域，可实现大面积、高速度、高稳定性的小型光声激励源。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种小型一体化的二维光声振镜激励源，其特征在于：它包括激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、保护镜、X轴电机、Y轴电机、外壳；X轴反射振镜与X轴电机机械连接；Y轴反射振镜与Y轴电机机械连接；保护镜被嵌于外壳上；激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、X轴电机、Y轴电机被安置于外壳内；激光二极管发射出脉冲式或经调制后的连续式激光激光，经准直透镜组准直后，依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组和保护镜后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；X轴电机和Y轴电机可被驱动并分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做激光扫描形成二维光声场。
所述激光二极管的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。
所述准直透镜组和聚焦透镜组可分别由一块或多块透镜组合而成。
所述保护镜由透光材料制作。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用快速扫描的二维激光振镜，通常扫描速度不低于3KHz（即300×300扫描点只需30秒），扫描速度远高于传统的传感器由步进电机控制做圆周或线性机械扫描，有效的提高了系统的检测时间。
（2）由于二维激光振镜扫描通常是采用精密伺服电机控制反射镜的偏转来实现光束的快速扫描，具有扫描精度高、扫描惯量低、机械振动小、系统动态响应特性好等优点，有效提高了系统的扫描精度、稳定性和实用性。
（3）由于二维激光振镜扫描系统具有体积小和结构紧凑的特点，与小体积的激光二极管一体化设计，实现了大面积光声成像的小型化激励。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作具体说明：
实施例1   本实施例的结构如图1所示，各元件的名称为：1.光源、2.计算机、3.采集电路、4.预处理电路、5.驱动电路、6.超声阵列传感器、7.准直透镜组、8.X轴反射振镜、9.Y轴反射振镜、10.聚焦透镜组、11.X轴电机、12.Y轴电机。
其中光源1选用脉冲的半导体激光二极管（PGAS1S24, Hoffo），工作波长为905nm，峰值功率为49W，脉宽为150ns，单脉冲能量约为7.3uJ；X轴和Y轴电机采用精密伺服电机，重复精度可达8μrad。 
本实例包括激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、保护镜、X轴电机、Y轴电机、外壳；X轴反射振镜与X轴电机机械连接；Y轴反射振镜与Y轴电机机械连接；保护镜被嵌于外壳上；激光二极管、准直透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组、X轴电机、Y轴电机被安置于外壳内；激光二极管发射出脉冲式或经调制后的连续式激光激光，经准直透镜组准直后，依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜、聚焦透镜组和保护镜后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；X轴电机和Y轴电机可被驱动并分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做激光扫描形成二维光声场。
所述激光二极管的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。
所述准直透镜组和聚焦透镜组可分别由一块或多块透镜组合而成。
所述保护镜由透光材料制作。

Claims (4)

1.一种小型一体化的二维光声振镜激励源，其特征在于：它包括激光二极管（1）、准直透镜组（2）、X轴反射振镜（3）、Y轴反射振镜（4）、聚焦透镜组（5）、保护镜（6）、X轴电机（7）、Y轴电机（8）、外壳（9）；X轴反射振镜（3）与X轴电机（7）机械连接；Y轴反射振镜（4）与Y轴电机（8）机械连接；保护镜（6）被嵌于外壳（9）上；激光二极管（1）、准直透镜组（2）、X轴反射振镜（3）、Y轴反射振镜（4）、聚焦透镜组（5）、X轴电机（7）、Y轴电机（8）被安置于外壳（9）内；激光二极管（1）发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组（2）准直后，依次经过X轴反射振镜（3）、Y轴反射振镜（4）、聚焦透镜组（5）和保护镜（6）后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；X轴电机（7）和Y轴电机（8）可被驱动并分别带动X轴反射振镜（3）和Y轴反射振镜（4）偏转使光束在X-Y平面做激光扫描形成二维光声场。
2.根据权利要求1所述的小型一体化的二维光声振镜激励源，其特征在于：所述激光二极管（1）的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。
3.根据权利要求1所述的小型一体化的二维光声振镜激励源，其特征在于：所述准直透镜组（2）和聚焦透镜组(5)可分别由一块或多块透镜组合而成。
4.根据权利要求1所述的小型一体化的二维光声振镜激励源，其特征在于：所述保护镜（6）由透光材料制作。
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