CN106793941A - 光学耦合效率检测 - Google Patents
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Abstract
一种眼内照明系统(206)包括：光源，该光源产生光束(305)；光纤端口，该光纤端口接纳光纤(310)；聚光器(302)，该聚光器将该光束的至少一部分耦合到在该光纤端口处接纳的该光纤中；以及分束器(304)，该分束器布置在该光纤端口与该聚光器之间。该分束器被配置成用于接收来自该聚光器的该光束并将该光束分成耦合到该光纤的第一束(312)以及耦合到监测光纤(306)的第二束(314)。光学传感器(308)被提供用于检测从该监测光纤输出的该第二束的量。可以基于从该监测光纤输出的该第二束的该量来确定耦合到该光纤中的该第一波束的耦合效率。
Description
技术领域
本文所披露的装置、系统和方法总体上涉及对引导至光纤中的光束的耦合效率进行的检测。
背景技术
眼内照明探针用于在眼科手术中提供照明。具体地，眼内照明探针可以插入眼睛中以便在眼科手术期间在眼睛内部提供照明。通常，眼内照明探针连接至眼内照明系统的光学端口以便接收来自眼内照明系统的光。眼内照明系统可以包括产生光的光源以及将该光耦合到眼内照明探针的光纤中的聚光器。
在组装眼内照明系统的光学端口期间，调整来自该聚光器的光束的位置和倾斜度，直到进入连接在光学端口处的眼内照明探针中的光束的耦合效率达到最优值。然后，固定或者不移动光学端口的组装以便保持进入该眼内照明探针中的光束的耦合位置和耦合效率。然而，各种因素都可能会造成耦合位置移动，这导致耦合效率的损失，比如在运送和设置期间给予光学端口的冲击和振动、热感应膨胀、用于引导光束的光机安装件的旋转和变形、光纤端口的热感应运动或者由该系统内的可调节反射元件(比如可转动的或可平移的可变分束器)的移动所造成的光束运动。
本披露涉及解决现有技术的缺点中的一个或多个缺点的装置、系统和方法。
发明内容
在示例性方面，本披露涉及一种眼内照明系统。该眼内照明系统可以包括：光源，该光源可以产生光束；光纤端口，该光纤端口可以接纳光纤；聚光器，该聚光器可以将该光束的至少一部分耦合至在该光纤端口处接纳的光纤中；以及分束器，该分束器布置在该光纤端口与该聚光器之间。该分束器可以被配置成用于接收来自聚光器的光束并将该光束分成耦合到该光纤的第一束以及耦合到监测光纤的第二束。该眼内照明系统还可以包括光学传感器，该光学传感器被配置成用于检测从监测光纤输出的第二束的量。
在一个方面，眼内照明系统可以包括处理器，该处理器被配置成用于基于在监测光纤处检测到的第二束的量来确定第一束在光纤处的耦合效率。该处理器还可以被配置成用于：响应于在监测光纤处检测到第二束的该量减少，控制致动器移动聚光器以便重新对准第一束的耦合位置与第二束的相应耦合位置。
在另一个示例性方面中，本披露涉及一种包括多个光纤端口的眼内照明系统。该眼内照明系统可以包括：光源，该光源被配置成用于产生光束；源分束器，该源分束器被配置成用于将光束分成第一束和第二束；第一光纤端口，该第一光纤端口被配置成用于接纳第一光纤；第二光纤端口，该第二光纤端口被配置成用于接纳第二光纤；第一聚光器，该第一聚光器被配置成用于将该第一光束的至少一部分耦合到在该第一光纤端口处接纳的该第一光纤中；第二聚光器，该第二聚光器被配置成用于将第二光束的至少一部分耦合到在该第二光纤端口处接纳的该第二光纤中；第一分束器，该第一分束器布置在该第一光纤端口与该第一聚光器之间。该第一分束器可以被配置成用于接收来自该第一聚光器的该第一光束并将该第一光束分成耦合到该第一光纤中的第三束以及耦合到该第一监测光纤中的第四束。
该眼内照明系统还可以：包括第二分束器，该第二分束器布置在该第二光纤端口与该第二聚光器之间。该第二分束器可以被配置成用于将该第二光束分成耦合到该第二光纤中的第五束以及耦合到该第二监测光纤中的第六束。该眼内照明系统可以进一步包括：第一光学传感器，该第一光学传感器被配置成用于检测从该第一监测光纤输出的该第四束的量；以及第二光学传感器，该第二光学传感器被配置成用于检测从该第二监测光纤输出的该第六束的量。
可以在眼内照明系统中提供处理器，以便基于在该第一监测光纤处检测到的该第四束的量来确定该第三束在该第一光纤处的第一耦合效率，并且基于在该第一监测光纤处检测到的该第六束的量来确定该第五束在该第二光纤处的第二耦合效率。该眼内照明系统可以进一步包括：功率监测器，该功率检测器被配置成用于检测在该光源处产生的该光束的量。
该处理器可以被进一步配置成用于：基于从该功率监测器、该第一光学传感器和该第二光学传感器接收到的检测信号，判定在该第一监测光纤处检测到的该第四束的量的减少是由在该第一聚光器处的该第一耦合效率的减小造成的还是由在该光源处产生的该光束的量的减少造成的。
在又另一示例性方面，本披露涉及一种方法，该方法包括：由聚光器使光束耦合穿过分束器以便将该光束分成耦合到眼内照明探针的光纤的第一束以及耦合到监测光纤的第二束；由光学传感器检测从该监测光纤输出的该第二束的量；以及基于在该监测光纤处检测到的该第二束的量来确定该第一束在该光纤处的耦合效率。
在一个方面，该方法还可以包括：当该第一束在该光纤处的该耦合效率低于预定值时，生成通知用户的通知。另外，该方法可以包括：调整该聚光器的位置以便使该第一束的该耦合效率维持在预定值。
应理解的是，前述的总体描述和下面的详细描述是示例性的并且在本质上是说明性的，并且旨在提供对本披露的理解而不限制本披露的范围。就此而言，本披露的附加方面、特征以及优点通过以下详细描述，对于本领域技术人员而言将是变得明显。
附图说明
附图展示了在此所披露的装置和方法的实施例，并且与说明书一起用于解释本披露的原理。
图1展示了符合本披露原理的根据一个实施例的示例性外科手术系统的透视图。
图2展示了符合本披露原理的根据一方面的外科手术系统的示意图。
图3展示了符合本披露原理的根据一方面的示例性眼内照明系统的示意图。
图4展示了符合本披露原理的根据一方面的示例性眼内照明系统的详细示意图。
图5展示了符合本披露原理的根据一方面的包括致动器的示例性眼内照明系统的示意图。
图6展示了符合本披露原理的根据一方面的包括多个光纤端口的示例性眼内照明系统的示意图。
图7展示了符合本披露原理的根据一方面的针对光纤和监测光纤的耦合效率映射图。
图8是展示了符合本披露原理的根据一方面的一种用于检测光纤的耦合效率的方法的流程图。
图9展示了符合本披露原理的根据一方面的包括光纤阵列的监测光纤的透视图。
具体实施方式
出于促进对本披露的原理的理解的目的，现在将参考附图中展示的实施例，并且将使用具体语言来描述它们。然而应理解，并非旨在限制本披露的范围。本披露所涉及领域内的普通技术人员通常将完全能够想到对于所描述的系统、装置、和方法的任何改变和进一步修改、以及对于本披露的原理的任何进一步应用。具体而言，完全可以想到针对一个实施例描述的系统、装置和/或方法可与针对本披露的其他实施例描述的特征、部件和/或步骤组合。然而，为简洁起见，将不单独地描述这些组合的众多迭代。为简单起见，在一些情况下，贯穿这些附图使用相同的参考号来指代相同或相似的零件。
本文所述的装置、系统和方法提供了一种眼内照明系统，该眼内照明系统被配置成用于检测耦合到眼科光纤探针中的光束的光学耦合效率。具体地，该眼内照明系统可以包括聚光器，该聚光器被配置成用于将光束耦合到连接至眼内照明系统的光纤端口的眼科光纤探针的近端中。该分束器被提供在聚光器与光纤端口之间以便将光束分成耦合到眼科光纤探针中的第一束以及耦合到监测光纤中的第二束。光学传感器被提供用于检测从监测光纤输出的第二束的量。由于除第二束被分束器转向朝向与第一束不同的方向以外，第一束和第二束是齐焦的，因此可以基于在监测光纤处检测到的第二束的量来确定第一束耦合到眼科光纤探针中的耦合效率。
在实施例中，可以提供致动器用于调整聚光器的位置来维持第一束耦合到眼科光纤探针中的耦合效率。例如，当眼内照明系统确定耦合效率低于某个阈值时，眼内照明系统可以控制致动器调整聚光器的位置以提高耦合效率。由此，眼内照明系统可以设置正反馈运动控制系统以便连续监测并维持耦合效率。
图1展示了示例性外科手术系统，总体上被标记为100。外科手术系统100可以包括具有相关联的显示屏幕110的外科手术功用供应装置102，该相关联的显示屏幕示出了在外科手术过程中与系统运行和性能有关的数据。外科手术系统100还可以包括被配置成经由外科手术功用连接器108来连接至外科手术功用供应装置102的外科手术器具104。外科手术功用供应装置102可以向多种不同类型的外科手术器具供应多种不同功用，例如，成像光、照明光、压缩空气、真空、加压液体等等。例如，外科手术功用供应装置102可以将可见光提供给眼科光纤探针或者可以将压缩空气提供给外科手术切除术探针。使用者(例如，外科医生)可以通过使用外科手术器具来进行外科手术。外科手术功用供应装置102可以包括各自被配置成输出某一类型的功用的一个或多个功用端口106。例如，外科手术功用供应装置102可以将可见光输出到被配置成用于接纳眼科光纤探针的光纤端口。不同类型的功用可以同时从外科手术功用供应装置102供应至不同类型的外科手术器具104。
该功用可以从功用端口106输出至外科手术功用连接器108并且由管纤维或缆线(本文中被称为缆线114)来送至外科手术器具104。外科手术器具104可以通过外科手术功用连接器108选择性地附接到功用端口106或从功用端口106解除附接。例如，可以通过将外科手术功用连接器108与功用端口106解除附接来使外科手术器具104与外科手术功用供应装置102解除附接。外科手术功用供应装置102可以检测外科手术器具104的连接，并且可以在连接之后允许将功用提供给外科手术器具104。外科手术系统100还可以包括连接至外科手术功用供应装置102的脚踏板112，该脚踏板用于控制来自外科手术系统100的功用的分配。例如，用户可以通过选择性地按压和释放脚踏板112来控制功用的分配。
图2展示了示例性外科手术功用供应装置(例如，外科手术功用供应装置102)的示意图。外科手术功用供应装置102可以包括处理器202，该处理器被配置成用于执行计算和确定以便控制外科手术功用供应装置102的各种操作。处理器202可以接收多种不同信号输入并且基于这些信号输入来进行多种不同确定。例如，处理器202可以接收来自光学传感器的信号，该光学传感器被配置成用于检测光输出的量以便确定耦合到光纤中的光束的耦合效率。处理器202还可以控制显示屏幕110以显示有关外科手术功用供应装置102的操作的各种信息以便将各种信息通知用户。
外科手术功用供应装置102可以包括存储器204，该存储器被配置成用于为外科手术功用供应装置102的各种操作永久地或短暂地存储信息。例如，存储器204可以存储程序，这些程序可以由处理器202执行以进行外科手术功用供应装置102的多种不同功能。存储器204还可以存储与操作历史、用户预置文件或用户偏好、多种不同操作和外科手术设置等等有关的多种不同数据。可以连续地更新存储在存储器204中的程序和信息以便在外科手术功用供应装置102的操作中提供定制和进步。针对不同光纤端口处的耦合效率，存储器204还可以包括有关操作参数的程序和信息。
外科手术功用供应装置102还可以包括内照明系统206。内照明系统206可以包括光学部件，该光学部件被配置成用于将光束耦合到在外科手术功用供应装置102的功用端口处连接的眼科光纤探针(例如，光纤探针)中。具体地，内照明系统206可以包括准直器、光谱过滤器以及聚光器，该准直器被配置成用于接收来自光源的光并且将该光准直成光束，该光谱过滤器被配置成用于将光束过滤成期望的光谱，并且该聚光器被配置成用于将光束耦合到眼科光纤探针的光纤中。
外科手术功用供应装置102可以包括功用产生器208。功用产生器208可以包括电机、发光装置、泵以及可以生成各种功用(比如，照明光、成像光、压缩液体、压缩空气等)的类似物。在实施例中，功用产生器208可以连接至外部功用源以便从外部接收功用。例如，功用产生器208可以连接至真空源或空气压缩机以便接收真空或压缩空气。功用产生器208可以将各种功用提供给各功用端口106。
外科手术功用供应装置102可以包括通信单元210。通信单元210可以包括可以允许外科手术功用供应装置向其他装置发送信息并且从其他装置接收信息的多种不同通信装置，例如，以太网卡、wi-fi通信装置、电话装置、数字I/O(输入-输出)端口等等。例如，通信单元210可以接收来自其他外科手术装置的输入来协调外科手术操作。在另一个示例中，通信单元210可以向用户移动装置发射和接收消息或通知，例如，邮件、文本或其他消息或通知，从而给使用者通知某些信息。
外科手术功用供应装置102还可以包括用户界面212。用户界面212可以包括允许使用者向外科手术功用供应装置212输入指令的用户输入装置，例如，键盘、触摸屏幕、脚踏板112、鼠标、麦克风等等。例如，使用者可以为功用输入参数并且操作脚踏板112来将功用分配至外科手术器具104。用户界面212还可以包括将信息传达给使用者的用户输出装置，例如，显示屏幕110、音频扬声器、LED(发光二极管)灯、或其他视觉或触觉信号。例如，当特定光纤端口处的耦合效率在外科手术操作期间下降到某个阈值时，音频扬声器可以发出警报。因此，用户界面212使得使用者在外科手术操作过程中与外科手术功用供应装置102进行交互。
图3展示了根据一个实施例的眼内照明系统206的示意图。眼内照明系统206可以包括被配置成用于接收光束305的聚光器302。具体地，光源(图3中未示出)可以产生通过准直器(未示出)可以被准直成光束305的光。聚光器302可以接收光束305并且将光束305耦合到连接至功用端口106(例如，光纤端口)的外科手术器件104(例如，眼科光纤探针)的光纤310中。
眼内照明系统206可以包括分束器304，该分束器布置在聚光器302与光纤310之间并且被配置成用于将来自聚光器302的光束311分成第一束312和第二束314。例如，分束器304可以接收来自聚光器302的耦合光束并且在反射该光束的一部分的同时发射该光束的一部分。由此，发射第一束312以便继续到达光纤310。因此，第一束312可以耦合到光纤310中。第二束被反射或者以与第一束不同的方向(例如，垂直方向)的被转向朝向监测光纤306。因此，第二束可以耦合到监测光纤306中。
分束器304可以是分束立方体或任何其他被配置成用于接收光束并且将光束分成两种不同光束的光学装置。分束器304可以接收光束并且将该光束的一部分(例如，光束功率在0.8％至1.5％之间的光束)转向到第二束314中。该光束的主要部分(例如，光束功率在99.2％至97.5％之间的光束)可以被直线发射到眼科光纤探针的光纤310中。在示例性实施例中，光纤310是25μm的芯以及具有7μm容差芯直径的0.26NA多模光纤。在其他实施例中，可以使用具有不同直径或尺寸的光纤。
第二束314可以被聚焦到监测光纤306中。监测光纤306可以具有比光纤310的芯直径更小的芯直径。例如，监测光纤306的一个示例性实施例是4.3μm的芯以及0.12NA单模光纤。监测光纤306可以在近端处接收第二光束314。第二光束314可以在监测光纤306内传播并且在监测光纤306的远端出射。监测光纤306可以具有若干英寸的长度，从而使得来自监测光纤306的包层的任何光模被基本上消除。可以在监测光纤306的远端提供光学传感器308以便在远端检测第二束314的功率或量。
可以采用特别的方式安排分束器304、监测光纤306的近端以及光纤310的近端，从而使得除第二束314被折叠以外，第一束和第二束是齐焦的。例如，如果经折叠的第二束314被展开，则第二束314和第一束312可以在空间中重合。具体地，如果展开，则第二束314和监测光纤306的入口孔的位置可以在空间中与第一束312和光纤310的入口孔重合。因此，第一束312在光纤310的近端处的耦合位置和/或耦合效率可以直接对应于第二束314在监测光纤306的近端处的耦合位置和/或耦合效率。因此，通过监测第二束314在监测光纤306处的量，可以确定第一束312在光纤310处的耦合效率。
图4展示了根据实施例的示例性眼内照明系统的详细示意图。如图4所示，眼内照明系统206可以包括聚光器302，该聚光器可以包括一个或多个光学透镜或者其他被配置成用于聚焦光束的光学部件。眼内照明系统206可以包括光纤端口404，该光纤端口可以是功用端口106之一，如图1所示。光纤端口可以被配置成用于接纳光纤连接器406(例如，功用连接器108)，如图1所示。光纤连接器406可以将光纤310连接到光纤端口404。光纤310可以在缆线114内延伸(图1)，并且可以将光束引导至外科手术器件104(图1)，比如，内照明器探针。光纤连接器406可以从光纤端口404上移除以便使内照明器探针与眼内照明系统断开。
光纤连接器406可以包括前主体408和后主体410。可以通过前主体408和后主体410形成通道411。可以在通道411内提供套管414。可以将光纤310容纳在套管414中。光纤端口404可以包括被配置成用于接纳光纤连接器406的前主体408的圆柱形凹部。可以通过圆柱形墙418形成该圆柱形凹部，当光纤连接器406连接至光纤端口404时，该圆柱形墙可以围绕光纤连接器406的前主体408的一部分。
光纤连接器406可以包括螺母416，该螺母包括在其内表面上的母螺纹，该母螺纹可以与提供在光纤端口404的圆柱形墙418的外表面上的公螺纹进行交互以便将光纤连接器406紧固在光纤端口404处。光纤端口404的圆柱形凹部可以包括内侧端表面422。可以通过内侧端表面422形成开口，可以通过该开口投射光束以便耦合到光纤310中。当光纤连接器406连接至光纤端口404时，套管412的近端表面可以抵靠内侧端表面422，从而使得光纤310的近端被定位在内侧端表面422的开口处。可以提供套筒426以便容纳和定位套管412，从而使得光纤310的近端被精确地定位在内侧端表面422的开口处。可以使用不会轻易变形或形变的材料形成套筒426，从而使得套管412和光纤310可以被精确地定位在内侧端表面422的开口处。可以在光纤连接器406中提供弹簧420以便将偏置力施加到套管412上来紧紧地使套管412抵靠光纤端口404的内侧端表面422。
可以在聚光器302与光纤端口404之间提供分束器304。分束器304可以抵靠光纤端口404。在实施例中，可以在分束器304与光纤端口404之间提供空间。可以在套管424中提供监测光纤306。套管424可以被定位在分束器304之上。如上所述，可以采用在来自分束器304的发射光束与反射光束之间造成齐焦关系的方式来定位套管424、光纤端口404以及分束器304。由此，光纤端口404处的耦合位置的偏离对应于监测光纤306处的耦合位置的偏离。
可以在绝热化组件402中提供套管424中的监测光纤306、光纤端口404以及分束器304，如图4中的虚线区域所示，在该绝热化组件之内，该组件的光学特性(比如，齐焦性关系)在变化的温度中任然相同。例如，绝热化组件在10℃和35℃之间可以维持相同的光学特性。
图5展示了根据实施例的包括致动器的示例性眼内照明系统的示意图。图5中的眼内照明系统206基本上与附加有致动器502的图3的眼内照明系统相同。具体地，可以在聚光器302处布置致动器502以便改变聚光器302的位置或方向。致动器502可以是压电致动器、MEMS(微机电系统)致动器或者任何被配置成用于将精确移动提供给聚光器302的致动器。
在一个示例性安排中，致动器502包括三组被配置成用于在X、Y和Z轴或方向上移动聚光器302的传动机构。X方向可以是垂直于Z方向的横向水平方向，Y方向可以是垂直于X方向的方向，并且Z方向可以是朝向或远离分束器304的轴向水平方向。在实施例中，聚光器302可以被布置在xyz平移平台上并且致动器502可以移动该平移平台以便移动聚光器302。
可以由处理器202来控制致动器502来移动聚光器302以提高耦合效率。具体地，处理器202可以接收来自光学传感器308的信号，该信号表示在监测光纤306处检测到的第二束314的量。如果第二束314的量下降到某个值以下，则处理器202可以确定在监测光纤306处以及类似地在光纤310处存在耦合充足性的损失。因此，处理器202可以生成控制信号并将控制信号发送到致动器502以便通过移动聚光器302来调整耦合位置。致动器502可以采用各种方式(比如，在X、Y和Z轴的每一个轴上的两个方向上、各种方向上的倾斜、旋转等)来移动聚光器302。处理器202可以在聚光器的各个位置或方向上继续分析在光学传感器308处接收到的信号以便找到造成监测光纤306处的光学耦合效率的位置和方向，该监测光纤处的光学耦合效率也对应于光纤310处的光学耦合效率。
图6展示了根据实施例的包括多个光纤接口的示例性眼内照明系统的示意图。眼内照明系统206可以包括多个光纤接口404。例如，如图6所示，可以提供三个光纤接口404A、404B和404C以便将照明光分别提供给三个不同的光纤310A、310B和310C。具体地，可以在光纤端口404A、404B和404C处分别提供三组聚光器302A、302B和302C、分束器304A、304B和304C、监测光纤306A、306B和306C、光学传感器308A、308B和308C以及致动器502A、502B和502C。因此，可以在三个光纤端口404A、404B和404C中的每一个处检测耦合效率，并且可以灵活地独立调整各个光纤端口404A、404B和404C处的耦合效率以维持它们各自的耦合效率。尽管图6展示了三个光纤端口，但应理解的是可以实现任何数量的光纤端口。例如，可以实现数量n个端口，其中，n是任何整数。
在实施例中，光源602可以产生在三个光纤端口404A、404B和404C处使用的光612。在光源602处产生的光612可以首先被分束器604分成两个光束614和616。光束614可以被引导至聚光器302A以便耦合到光纤端口404A处的光纤310A。光纤端口404A可以输出高功率照明光，因为光束614可以包括在光源602处产生的光612的主要部分。
光束616可以被可变分束器606分成光束618和620。光束618可以被引导至聚光器302B以便耦合到光纤端口404B处的光纤310B。另外，光束620可以被引导至折叠镜608，该折叠镜可以将光束620引导至聚光器302C以便耦合到光纤端口404C处的光纤310C。因此，光源602可以将光提供给三个不同的光纤端口404A、404B和404C。可以将功率监测器622布置在光源602处以便检测从光源602输出的光。
可以由外科手术系统功用供给装置102的处理器202来接收来自功率监测器622和光学传感器306A、306B和306C的检测信号。处理器202可以分析该信号以便确定每个光纤端口404A、404B和404C处照明光损失的原因。例如，如果光学传感器308A检测到监测光纤306A处的光输出减少，并且功率监测器622检测到从光源602输出的光没有变化，则处理器202可以确定监测光纤306A处的光输出减少可能是由光纤端口404A处的耦合效率的损失导致的。因此，处理器202可以控制致动器502A调整聚光器302A的位置或方向以便提高光纤端口404A处的耦合效率。
另一方面，如果光学传感器308A、308B和308C都检测到各监测光纤306A、306B和306C处的光输出减少，并且功率监测器622也检测到光源602处的光输出减少，则处理器可以确定监测光纤306A、306B和306C处的光输出减少可能是由光源602处的光输出的损失导致的。由此，不对聚光器302A、302B和302C执行调整。
图8是展示了根据实施例的用于检测光纤的耦合效率的方法的流程图。在802处，眼内照明系统206可以监测一个或多个光纤端口404处的耦合效率。具体地，光学传感器308可以继续检测从监测光纤306输出的光。来自光学传感器308的检测信号可以被转发到处理器202以便被分析。
在804处，处理器202可以通过确定从光学传感器308输出的信号是否下降到某个阈值来确定耦合效率是否有所下降。如果没有下降，则流程800可以返回到802来继续监测监测光纤305的输出。如果下降，则处理器202可以确定导致监测光纤306处的输出量下降的原因。如果在功率监测器622处检测到的光源602的输出基本上保持相同，则监测光纤306处的输出量下降可能是由光纤端口404处的耦合效率的损失导致的。另一方面，如果在功率监测器622处检测到的光源602的输出的功率有所下降，则处理器202可以确定监测光纤306处的输出量的损失是由光源602的输出的下降导致的。
在806处，处理器202可以通知用户所检测的输出和/或所检测的输出的变化。例如，处理器202可以生成消息，该消息通知用户某个光纤端口404处的光输出存在损失以及光输出损失的原因，比如有故障的光源、光纤端口404处的耦合位置未对准或类似原因。在一些示例中，处理器存储阈值耦合效率值，并且如果超过该阈值，则处理器通知用户。该阈值可以是上阈值或下阈值。该通知可以是以下各项中的一项或多项：在显示屏幕110上显示的消息、陈述该消息的可听语音、从外科手术系统100发出的可听警告声音、视觉警告(比如闪光灯)等。因此，可以通知用户来解决问题。例如，用户可以切断光源、重新校准耦合位置或者采取其他动作。在实施例中，该通知可以通知用户外科手术系统100自动地重新对准耦合位置以便解决问题。因此，可以通知用户等待外科手术系统100完成重新对准处理。
在810处，如果耦合效率在光纤端口404处存在损失，处理器可以控制致动器502移动聚光器302以便调整光纤端口404处的耦合位置。具体地，处理器202可以首先确定光纤端口404处的范围或区域以便针对最佳耦合位置进行扫描。然后处理器202可以控制致动器502在X、Y和Z方向上递增地移动以便找到最佳耦合位置。例如，处理器202可以在X、Y和Z方向中的每一个方向上递增地移动聚光器302以便扫描该范围或区域内的多个不同的位置。可以记录并比较在这些位置中的每一个位置上在监测光纤306处检测到的光输出以便找到具有最高输出的位置。最佳耦合位置可以是当聚光器302在任一X、Y或Z方向上移动远离那个位置时，监测光纤306处的光输出将减少的位置。
在实施例中，监测光纤306可以具有比眼科光纤探针的光纤310更小的芯直径。由此，监测光纤306对于耦合效率损失比光纤310更敏感，因为监测光纤306具有更小的光束可以在此进入的入射面。这可以在注意到光纤310处的未对准或偏离之前，使得该系统检测监测光纤306的任何未对准或偏离。因此，该系统可以在耦合效率在光纤310处恶化之前校正这种未对准或偏离。图7是针对光纤310和监测光纤306的相关光纤耦合效率相对于轴向(z)未对准和横向(r)未对准的示例性等值线图。如图7所示，针对监测光纤306的相对于轴向和/或横向未对准的相关耦合效率比针对光纤310(例如，自耗光纤)的相关耦合效率下降的更加迅速。这个特征可以使得该系统在监测光纤306处检测开始发生未对准，并且在影响到光纤310处的耦合效率之前校正所述未对准。
在实施例中，监测光纤306可以包括单模光纤的二维阵列。例如，如图9所示，监测光纤306可以包括多个芯直径小于光纤310的芯直径的光纤905。光学传感器308可以检测从光纤阵列中的每一个光纤输出的光。通过评估光纤中的每一个光纤的光输出的变化，处理器202可以确定光束斑910的耦合位置在那个方向(x、y或z)上是未对准的。如图9所示，光束斑910(虚线中所示)朝向图9的左侧偏离。因此，光学传感器308可以在该左侧周围检测到来自光纤905的更高的输出。处理器202可以控制致动器502使光束斑910朝向监测光纤306的中心区域移动回来。由此，光纤的二维阵列可以提供有关未对准方向的附加信息以允许适当的校正。
相应地，以上实施例提供了用于在眼内照明系统中实现耦合效率的检测的系统或方法。具体地，提供分束器以便将耦合光束的一部分转向到监测光纤。可以基于在监测光纤处所检测到的光输出来确定耦合效率。另外，处理器可以控制致动器移动聚光器以便提高耦合效率。
本领域的普通技术人员应理解的是，本披露所涵盖的实施例并不受限于上文描述的具体示例性实施例。就此而言，尽管已经示出并描述了说明性实施例，但是在前述披露中还考虑到了各式各样的修改、变化、和替代。应理解的是，可以对前述内容做出此类改变而不脱离本披露范围。因此，应理解，随附权利要求书是广义地并按照符合本披露的方式地解释的。
Claims (20)
1.一种眼内照明系统，包括：
光源，所述光源被配置成用于产生光束；
光纤端口，所述光纤端口被配置成用于与光纤进行接口连接；
聚光器，所述聚光器被配置成用于在所述光纤端口处将所述光束的至少一部分耦合到所述光纤中；
分束器，所述分束器被布置在所述光纤端口与所述聚光器之间，其中，所述分束器被配置成用于接收来自所述聚光器的所述光束并将所述光束分成耦合到所述光纤端口的第一束以及耦合到监测光纤的第二束；以及
光学传感器，所述光学传感器被配置成用于检测从所述监测光纤输出的所述第二束的量。
2.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述分束器被配置成用于使所述第二束转向到垂直于所述第一束的方向上。
3.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述监测光纤具有比所述光纤的直径更小的直径。
4.如权利要求1所述的眼内照明系统，
其中，所述监测光纤包括多条光纤，并且
其中，所述光学传感器被配置成用于检测所述第二束在所述多条光纤中的位置。
5.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述分束器与所述光纤的光束接收端之间的距离与所述分束器与所述监测光纤的光束接收端之间的距离相同。
6.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述分束器被配置成用于以预定比例将所述光束分成所述第一束和所述第二束。
7.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述分束器、所述光纤端口和所述监测光纤被布置在绝热化组件中。
8.如权利要求1所述的眼内照明系统，进一步包括其中布置有所述光纤的内照明器光纤探针，其中，所述内照明器光纤探针连接至所述光纤端口以便接收所述第一束。
9.如权利要求1所述的眼内照明系统，进一步包括处理器，所述处理器被配置成用于基于在所述监测光纤处检测到的所述第二束的所述量来确定所述第一束在所述光纤处的耦合效率。
10.如权利要求9所述的眼内照明系统，进一步包括致动器，所述致动器被配置成用于移动所述聚光器以便调整所述第一束的耦合位置并且相应地调整所述第二束的耦合位置。
11.如权利要求10所述的眼内照明系统，其中，所述处理器被配置成用于：响应于在所述监测光纤处检测到所述第二束的所述量减少，控制所述致动器移动所述聚光器以便重新对准所述第一束的所述耦合位置与所述第二束的所述相应耦合位置。
12.如权利要求11所述的眼内照明系统，其中，当在所述监测光纤处检测到的所述第二束的所述量返回到预定值时，重新对准所述耦合位置。
13.如权利要求1所述的眼内照明系统，其中，所述分束器包括分束立方体。
14.一种眼内照明系统，包括：
光源，所述光源被配置成用于产生光束；
源分束器，所述源分束器被配置成用于将所述光束分成第一束和第二束；
第一光纤端口，所述第一光纤端口被配置成用于与第一光纤进行接口连接；
第二光纤端口，所述第二光纤端口被配置成用于与第二光纤进行接口连接；
第一聚光器，所述第一聚光器被配置成用于在所述第一光纤端口处将所述第一光束的至少一部分耦合到所述第一光纤中；
第二聚光器，所述第二聚光器被配置成用于在所述第二光纤端口处将所述第二光束的至少一部分耦合到所述第二光纤中；
第一分束器，所述第一分束器被布置在所述第一光纤端口与所述第一聚光器之间，其中，所述第一分束器被配置成用于接收来自所述第一聚光器的所述第一光束并将所述第一光束分成耦合到所述第一光纤中的第三束以及耦合到第一监测光纤中的第四束；
第二分束器，所述第二分束器被布置在所述第二光纤端口与所述第二聚光器之间，其中，所述第二分束器被配置成用于将所述第二光束分成耦合到所述第二光纤中的第五束以及耦合到第二监测光纤中的第六束；
第一光学传感器，所述第一光学传感器被配置成用于检测从所述第一监测光纤输出的所述第四束的量；以及
第二光学传感器，所述第二光学传感器被配置成用于检测从所述第二监测光纤输出的所述第六束的量。
15.如权利要求14所述的眼内照明系统，进一步包括将处理器，所述处理器被配置成用于：
基于在所述第一监测光纤处检测到的所述第四束的所述量来确定所述第三束在所述第一光纤处的第一耦合效率，并且
基于在所述第一监测光纤处检测到的所述第六束的所述量来确定所述第五束在所述第二光纤处的第二耦合效率。
16.如权利要求15所述的眼内照明系统，进一步包括功率监测器，所述功率检测器被配置成用于检测在所述光源处产生的所述光束的量。
17.如权利要求16所述的眼内照明系统，其中，所述处理器被进一步配置成用于：基于从所述功率监测器、所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收到的检测信号，判定在所述第一监测光纤处检测到的所述第四束的所述量的减少是由在所述第一聚光器处的所述第一耦合效率的减小造成的还是由在所述光源处产生的所述光束的所述量的减少造成的。
18.一种方法，包括：
由聚光器使光束耦合穿过分束器以便将所述光束分成耦合到眼内照明探针的光纤的第一束以及耦合到监测光纤的第二束；
由光学传感器检测从所述监测光纤输出的所述第二束的量；以及
基于在所述监测光纤处检测到的所述第二束的所述量来确定所述第一束在所述光纤处的耦合效率。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：当所述第一束在所述光纤处的所述耦合效率低于预定值时，生成通知用户的通知。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：调整所述聚光器的位置以便使所述第一束的所述耦合效率维持在预定值。
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