CN106725309A - 高速扫频激光光源扫频特性验证装置 - Google Patents

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曹军胜
宁永强
张建
梁磊
王彪
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A61B5/0066—Optical coherence imaging

Abstract

高速扫频激光光源扫频特性验证装置，涉及光学相干层析成像系统的扫频光源领域，解决现有扫频激光光源验证装置无法实现扫频激光器的指标验证要求的问题，包括光纤接口、光学透镜、光栅、双狭缝挡板和光电探测器；被测扫频光源通过光纤接口后由光学透镜准直，经准直后的被测扫频光源经光栅后角度及波长发生变化，发生变化的扫频光源分别通过双狭缝挡扳上的两个狭缝出射后由对应的两个探测器接收，探测器输出的电信号的频率为被测扫频光源的扫频速率，通过检测被测扫频光源经过光栅后的角度变化范围获得被测扫频光源的波长调谐范围。本装置根据被测扫频光源的波长特性，设计双狭缝的位置，并选取不同波长相应范围的探测器。

Description

高速扫频激光光源扫频特性验证装置
技术领域
本发明涉及光学相干层析成像系统的扫频光源领域，具体涉及一种用于高速扫频激光光源扫频特性验证的装置。
背景技术
光学相干层析成像是近年来迅速发展起来的一种成像技术，它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度层对入射弱相干光的背向反射或散射信号，通过扫描得到生物组织二维或三维结构图像，可进行活体组织显微镜结构的非接触式、非侵入性断层成像。
扫频激光器是光学相干层析成像系统的关键部件，扫频激光器的扫频速度决定系统的成像速度，扫频激光器的调谐范围决定轴向分辨率。目前应用系统对扫频激光器的扫频速度要求达1MHz，波长调谐范围达100nm，如何验证扫频光源的波长调谐范围和扫频速度，已成为一项非常重要的工作，具有重要的现实意义。
验证扫频激光器波长调谐范围和扫频速度的传统方法为采用高速光谱仪，但目前市面上高速光谱仪的测量指标远远不能达到当前扫频激光器的指标验证要求。
发明内容
本发明为解决现有扫频激光光源验证装置无法实现扫频激光器的指标验证要求的问题，提供一种高速扫频激光光源扫频特性验证装置。
高速扫频激光光源扫频特性验证装置，包括光纤接口、光学透镜、光栅、双狭缝挡板和两个探测器；所述光纤接口、光学透镜、光栅、双狭缝挡板以及两个探测器均安装于机箱上；被测扫频光源通过光纤接口后由光学透镜准直，经准直后的被测扫频光源经光栅后角度及波长发生变化，所述发生变化的扫频光源分别通过双狭缝挡扳上的两个狭缝出射后由对应的两个探测器接收，所述探测器输出的电信号的频率为被测扫频光源的扫频速率，通过检测被测扫频光源经过光栅后的角度变化范围获得被测扫频光源的波长调谐范围。
本发明的有益效果：本发明所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，通过检测扫频光离开光栅的角度范围来验证扫频激光器的波长调谐范围，通过测量扫频光离开光栅后透过出射狭缝的速度来确定光源扫频速度。
本装置检测扫频光源时，被测光源(采用光纤耦合输出方式)的输出端接该装置的光纤接口，经光学透镜准直后照射到光栅，由于光栅的色散特性，不同波长的光离开光栅的角度不同，双狭缝挡板的两个狭缝分别唯一对应着两个不同波长光的出射光路。测量过程中，如果有光从某狭缝射出，则被安装在该狭缝后的光电探测器转换成电信号输出；如果两个狭缝均有光输出，则说明被测光源的波长调谐范围覆盖这两个狭缝对应的波长，且光源调谐频率等于狭缝后光电探测器输出电信号的频率，该频率值可采用示波器或频率计等通用仪器测出。
本装置根据被测扫频光源的波长特性，设计双狭缝的位置，并选取不同波长相应范围的探测器。本发明为验证高速扫频光源的波长调谐范围和扫频速度而设计，速度远高于市面上光谱仪的速度。市售光谱仪的速度无法满足高速扫频光源的测试要求。目前市场上没有此类设备，该装置填补了此项空白。
附图说明
图1为本发明所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置的结构示意图；
图2为本发明所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置的光路示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，高速扫频激光光源扫频特性验证装置，该装置包括：机箱1、光纤接口2、光学透镜3、光栅4、双狭缝挡板5、第一探测器6、第二探测器7、第一输出接口8和第二输出接口9。所述光纤接口2，光学透镜3，光栅4，双狭缝挡板5，第一探测器6，第二探测器7，第一输出接口8，第二输出接口9均安装于机箱1上。
本发明工作时，被测扫频光源的输出端接光纤接口2，扫频光源的输出光经过光学透镜3准直后照射到光栅4上，由于光栅4的色散特性，波长变化的被测扫频光源照射到光栅4后，离开光栅4的角度在一定范围内变化，如图2所示。双狭缝挡板5上的两个狭缝的位置是根据被测光源的波长调谐范围而定，其中波长为λ1的光刚好从狭缝一出射，波长为λ2的光刚好从狭缝二出射。如果光源的波长调谐范围大于(λ1，λ2)，则第一探测器6、第二探测器7均可接收到出射光，即第一输出接口8、第二输出接口9均有周期性脉冲信号输出，且该周期性脉冲信号的频率即为光源的扫频速率。如果被测扫频光源的波长调谐范围未覆盖(λ1，λ2)，则至少一路探测器不能接收到出射光，相应的，至少一个输出接口无周期性脉冲信号输出。
在本实施方式中，被测扫频光源为一种基于微机电系统的可调谐垂直腔面发射激光器，该光源扫频的波长调谐范围设计值为900-1000nm，调谐速度设计值为200kHz。市售光谱仪的测试速度典型值为1000谱/秒，即测试速度为1kHz，远远不能满足该被测扫频光源的指标验证。本实施例中的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，第一探测器6、第二探测器7中的光敏元件均采用硅光电二极管，波长响应范围为400-1100nm；双狭缝的位置根据900nm和1000nm单色光的出射位置而设计。
验证时，被测扫频光源输出的扫频激光通过光纤接口2输入到高速扫频激光光源扫频特性验证装置，经光学透镜3准直后照射到光栅4，再经光栅4色散后射向双狭缝挡板5，波长为900nm的光将从狭缝一出射，波长为1000nm的光将从狭缝二出射，如果被测扫频光源的波长调谐范围达到或超过900-1000nm，则第一探测器6、第二探测器7均可接收到出射光，即第一输出接口8、第二输出接口9均有周期性脉冲信号输出，且该周期性脉冲信号的频率即为光源的扫频速率，该频率值可采用示波器或频率计等通用仪器测出。如果被测扫频光源的波长调谐范围未覆盖900-1000nm，则至少一路探测器不能接收到出射光，相应的，至少一个输出接口无周期性脉冲信号输出。

Claims (6)

1.高速扫频激光光源扫频特性验证装置，包括光纤接口(2)、光学透镜(3)、光栅(4)、双狭缝挡板(5)和两个探测器；所述光纤接口(2)、光学透镜(3)、光栅(4)、双狭缝挡板(5)以及两个探测器均安装于机箱(1)上；其特征是；
被测扫频光源通过光纤接口(2)后由光学透镜(3)准直，经准直后的被测扫频光源经光栅(4)后角度及波长发生变化，所述发生变化的扫频光源分别通过双狭缝挡扳(5)上的两个狭缝出射后由对应的两个探测器接收，所述探测器输出的电信号的频率为被测扫频光源的扫频速率，通过检测被测扫频光源经过光栅(4)后的角度变化范围获得被测扫频光源的波长调谐范围。
2.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，其特征在于，经过两个探测器输出的电信号分别通过对应的两个输出接口输出，通过两个输出接口输出的周期性脉冲信号的频率为被测扫频光源的扫频速率。
3.根据权利要求1或2所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，其特征在于，所述被测扫频光源的频率值采用示波器或频率计测出。
4.根据权利要求3所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，其特征在于，所述被测扫频光源为可调谐垂直腔面发射激光器。
5.根据权利要求4所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，其特征在于，所述两个探测器均采用硅光电二极管。
6.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源扫频特性验证装置，其特征在于，所述双狭缝挡板(5)上的两个狭缝位置根据被测扫频光源的波长调谐范围确定。
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