CN112763422A - 一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 - Google Patents
一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112763422A CN112763422A CN202110142594.XA CN202110142594A CN112763422A CN 112763422 A CN112763422 A CN 112763422A CN 202110142594 A CN202110142594 A CN 202110142594A CN 112763422 A CN112763422 A CN 112763422A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polarization
- optical fiber
- input
- fiber
- sensitive detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 152
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 10
- 238000003325 tomography Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种偏振敏感探测分光系统及其分光方法，该偏振敏感探测分光系统包括第一输入光纤和第二输入光纤；所述第一输入光纤的一端为第一输入端，所述第一输入光纤的另一端通过光纤线偏振器与第一保偏光纤的一端连接；所述第二输入光纤的一端为第二输入端，所述第二输入光纤的另一端与第二保偏光纤的一端连接；所述第一保偏光纤的另一端、第二保偏光纤的另一端通过保偏光纤耦合器进行耦合后分两路输出，其中一路通过第三保偏光纤与第一偏振分光器的输入端连接，另外一路与第二偏振分光器的输入端连接，所述第一偏振分光器、第二偏振分光器将信号分离后输出。本发明的技术方案完全通过光纤实现偏振探测分光，成本低，效率高，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及光学影像技术领域，尤其涉及一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法。
背景技术
在相干光断层扫描（下面简称OCT）中，有很多场景需要使用偏振敏感分光探测，例如偏振敏感OCT需要测定返回光的偏振态，或者是基于旋转探头的内窥镜OCT需要偏振探测消除偏振带来的伪影或者是灵敏度的下降，因此高效率、低成本低实施难度的偏振敏感分光探测方案意义重大。中国专利CN102279052A提供了一种实时测量光偏振特性的方法，但是该方法并不适用于相干探测也就是OCT的技术方案。专利US7379168B2也提出了一种基于全光纤的偏振分光探测，但是该探测方法虽然不需要偏振分光器， 但系统的抗干扰能力有限，特别是单模光纤弯折对于偏振的影响。总的来说，传统的实现偏振敏感分光探测一般是基于空间光分光器件，此类方案难以小型化，并且此类方案由于涉及将空间光向光纤耦合过程，因此在操作性、稳定性上也受限，较难以在实验室之外推广。
发明内容
针对以上技术问题，本发明公开了一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法，不需要任何空间光器件耦合，完全可以由单模光纤或者保偏光纤来实现。
对此，本发明采用的技术方案为：
一种偏振敏感探测分光系统，其包括第一输入光纤、第二输入光纤、第一保偏光纤、第二保偏光纤、保偏光纤耦合器；
所述第一输入光纤的一端为第一输入端，所述第一输入光纤的另一端通过光纤线偏振器与第一保偏光纤的一端连接；
所述第二输入光纤的一端为第二输入端，所述第二输入光纤的另一端与第二保偏光纤的一端连接；
所述第一保偏光纤的另一端、第二保偏光纤的另一端通过保偏光纤耦合器进行耦合后光信号分两路输出，其中一路通过第三保偏光纤与第一偏振分光器的输入端连接，另外一路与第二偏振分光器的输入端连接，
所述第一偏振分光器、第二偏振分光器将信号按照偏振态分离后输出。
其中，所述第一输入端、第二输入端用于连接对应OCT系统的参考臂和样品臂的信号端。
采用此技术方案，可以完全通过光纤实现偏振探测分光，不需要进行额外的调节，这种偏振分光方式实现简单，并且工作稳定性好。
作为本发明的进一步改进，所述第二输入光纤的另一端通过单模光纤和保偏光纤接头与第二保偏光纤的一端连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一输入光纤为单模光纤。
作为本发明的进一步改进，所述第二输入光纤为单模光纤或者保偏光纤。
作为本发明的进一步改进，所述第一偏振分光器、第二偏振分光器分别将信号按照偏振态分离后各自分成两路输出。
作为本发明的进一步改进，所述第一偏振分光器包括第一输出端和第二输出端，所述第二偏振分光器包括第三输出端和第四输出端，所述第一输出端、第三输出端与第一平衡探测器连接，所述第二输出端、第四输出端与第二平衡探测器连接。
作为本发明的进一步改进，所述光纤线偏振器的起偏角度为45°。
作为本发明的进一步改进，所述保偏光纤耦合器分光比为50:50。
本发明还公开了一种偏振敏感探测分光探测方法，其采用如上所述的偏振敏感探测分光系统按照如下步骤进行分光：
在第一输入端输入相干信号的参考光，在第二输入端输入相干信号的样品光，所述光纤线偏振器将参考光的偏振态控制为线偏振，然后与第二保偏光纤的样品光通过保偏光纤耦合器进行融合产生干涉信号，同时将干涉信号分成两路光信号后输出，所述第一偏振分光器、第二偏振分光器分别将干涉光信号分离相互垂直的偏振态后输出，分别通过第一平衡探测器、第二平衡探测器输出两路对应垂直偏振通道的相干光信号的差模信号。
本发明还公开了一种偏振敏感相干光断层扫描偏振敏感探测装置，其包括上所述的偏振敏感探测分光系统，其中，所述第一输入端、第二输入端用于对应的相干光断层扫描系统（下简称OCT）的参考臂和样品臂的信号输出端。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
采用本发明的技术方案，可以完全通过光纤（单模光纤或者保偏光纤）实现偏振探测分光，而且不需要其他额外的调节步骤，这种偏振分光方式实现简单并且能够稳定工作，能够快速应用于偏振敏感OCT和需要用到内窥镜的OCT中，成本低，效率高，稳定性好。
附图说明
图1是本发明实施例的一种偏振敏感探测分光系统的结构示意图。
图2是本发明实施例的一种偏振敏感探测分光系统的连接示意图。
附图标记包括：
1-第一输入光纤，2-光纤线偏振器，3-第一保偏光纤，4-保偏光纤耦合器，5-第三保偏光纤，6-第一偏振分光器，7-输出光纤，8-第二输入光纤，9-单模光纤和保偏光纤接头，10-第二保偏光纤，11-第二偏振分光器，12-第一平衡探测器，13-第二平衡探测器。
具体实施方式
下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。
如图1所示，一种偏振敏感探测分光系统，其包括第一输入光纤1、第二输入光纤8、第一保偏光纤3、第二保偏光纤10、保偏光纤耦合器4；所述第一输入光纤1的一端为第一输入端，所述第一输入光纤1的另一端通过光纤线偏振器2与第一保偏光纤3的一端连接；所述第二输入光纤8的一端为第二输入端，所述第二输入光纤8的另一端通过单模光纤和保偏光纤接头9与第二保偏光纤10的一端连接；所述第一保偏光纤3的另一端、第二保偏光纤10的另一端通过保偏光纤耦合器4进行耦合后光信号分两路输出，其中一路通过第三保偏光纤5与第一偏振分光器6的输入端连接，另外一路与第二偏振分光器11的输入端连接；所述第一偏振分光器6、第二偏振分光器11分别将信号按照偏振态分离后，各自分成两路通过输出光纤7输出。
其中，所述第一输入光纤1为单模光纤，所述第二输入光纤8为单模光纤或者保偏光纤。所述第一输入端、第二输入端用于连接对应OCT系统的参考臂和样品臂的信号输出端。
具体而言，如图2所示，所述第一偏振分光器6包括第一输出端和第二输出端，所述第二偏振分光器11包括第三输出端和第四输出端，所述第一输出端、第三输出端与第一平衡探测器12连接，所述第二输出端、第四输出端与第二平衡探测器13连接，也就是将第一偏振分光器6和第二偏振分光器11的输出端口按照交叉连接的方式分别连接两个平衡探测器。另外本实施例中，所述光纤线偏振器2的起偏角度为45°，可以使得四个输出口都能分配到等同的光强，保证信号光的无偏相干探测。所述保偏光纤耦合器4分光比为50:50，这样可以等比例混合样品光和参考光，形成干涉光信号，同时将干涉信号分成两路偏振方向垂直的光信号。
上述偏振敏感探测分光系统按照如下步骤进行分光探测：
在第一输入端输入相干信号的参考光，在第二输入端输入相干信号的样品光，所述光纤线偏振器将参考光的偏振态控制为线偏振，然后与第二保偏光纤的样品光通过保偏光纤耦合器进行融合产生干涉信号，同时将干涉信号分成两路光信号后输出，所述第一偏振分光器、第二偏振分光器分别将干涉光信号分离相互垂直的偏振态后输出，分别通过第一平衡探测器、第二平衡探测器输出两路相干光信号的差模信号。
本发明还公开了一种相干光断层扫描装置，其包括如上所述的偏振敏感探测分光系统，其中，所述第一输入端、第二输入端用于连接对应OCT系统的参考臂和样品臂的信号端。
本实施例的偏振敏感探测分光系统，输入端可以是普通单模光纤也可以是保偏光纤，且不涉及任何空间光器件，先使用保偏光纤耦合器形成两个差模信号，再使用偏振分光器，从而实现对应不同偏振态（s和p偏振态）的信号光的双平衡探测，提高了光学耦合效率，非常适合偏振敏感OCT和需要用到内窥镜的OCT中。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种偏振敏感探测分光系统，其特征在于：其包括第一输入光纤、第二输入光纤、第一保偏光纤、第二保偏光纤、保偏光纤耦合器；
所述第一输入光纤的一端为第一输入端，所述第一输入光纤的另一端通过光纤线偏振器与第一保偏光纤的一端连接；
所述第二输入光纤的一端为第二输入端，所述第二输入光纤的另一端与第二保偏光纤的一端连接；
所述第一保偏光纤的另一端、第二保偏光纤的另一端通过保偏光纤耦合器进行耦合后光信号分两路输出，其中一路通过第三保偏光纤与第一偏振分光器的输入端连接，另外一路与第二偏振分光器的输入端连接，
所述第一偏振分光器、第二偏振分光器将信号按照偏振态分离后输出。
2.根据权利要求1所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述第二输入光纤的另一端通过单模光纤和保偏光纤接头与第二保偏光纤的一端连接。
3.根据权利要求2所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述第一输入光纤为单模光纤。
4.根据权利要求3所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述第二输入光纤为单模光纤或者保偏光纤。
5.根据权利要求4所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述第一偏振分光器、第二偏振分光器分别将信号按照偏振态分离后各自分成两路输出。
6.根据权利要求5所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述第一偏振分光器包括第一输出端和第二输出端，所述第二偏振分光器包括第三输出端和第四输出端，所述第一输出端、第三输出端与第一平衡探测器连接，所述第二输出端、第四输出端与第二平衡探测器连接。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述光纤线偏振器的起偏角度为45°。
8.根据权利要求7所述的偏振敏感探测分光系统，其特征在于：所述保偏光纤耦合器分光比为50:50。
9.一种偏振敏感探测分光探测方法，其特征在于：其采用如权利要求6所述的偏振敏感探测分光系统按照如下步骤进行分光：
在第一输入端输入相干信号的参考光，在第二输入端输入相干信号的样品光，所述光纤线偏振器将参考光的偏振态控制为线偏振，然后与第二保偏光纤的样品光通过保偏光纤耦合器进行融合产生干涉信号，同时将干涉信号分成两路光信号后输出，所述第一偏振分光器、第二偏振分光器分别将干涉光信号分离相互垂直的偏振态后输出，分别通过第一平衡探测器、第二平衡探测器输出两路对应垂直偏振通道的相干光信号的差模信号。
10.一种相干光断层扫描偏振敏感探测装置，其特征在于：其包括权利要求1~8任意一项所述的偏振敏感探测分光系统，其中，所述第一输入端、第二输入端连接对应相干光断层扫描系统的参考臂和样品臂的信号输出端。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110142594.XA CN112763422A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110142594.XA CN112763422A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112763422A true CN112763422A (zh) | 2021-05-07 |
Family
ID=75704644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110142594.XA Pending CN112763422A (zh) | 2021-02-02 | 2021-02-02 | 一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112763422A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298461A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Univ Of Tsukuba | 偏光感受光画像計測装置 |
| CN101711667A (zh) * | 2009-11-26 | 2010-05-26 | 浙江大学 | 用于谱域oct的声光选通光谱快速探测方法及系统 |
| US20120120408A1 (en) * | 2009-06-11 | 2012-05-17 | University Of Tsukuba | Two-beam optical coherence tomography apparatus |
| US20160106319A1 (en) * | 2013-05-24 | 2016-04-21 | University Of Tsukuba | Jones matrix oct system and program for carrying out image processing on measured data obtained by said oct |
| CN106461538A (zh) * | 2014-06-06 | 2017-02-22 | 国立大学法人筑波大学 | 偏振敏感光学图像测量系统以及搭载于该系统上的程序 |
| CN107495921A (zh) * | 2017-09-29 | 2017-12-22 | 视微影像(河南)科技有限公司 | 一种光学相干断层扫描成像系统 |
| CN109164048A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-08 | 天津大学 | 一种对导管偏振敏感光学相干层析成像偏振解调方法 |
| CN110731755A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-01-31 | 南京沃福曼医疗科技有限公司 | 一种导管偏振敏感光学相干层析成像系统的偏振调平方法 |
-
2021
- 2021-02-02 CN CN202110142594.XA patent/CN112763422A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007298461A (ja) * | 2006-05-02 | 2007-11-15 | Univ Of Tsukuba | 偏光感受光画像計測装置 |
| US20120120408A1 (en) * | 2009-06-11 | 2012-05-17 | University Of Tsukuba | Two-beam optical coherence tomography apparatus |
| CN101711667A (zh) * | 2009-11-26 | 2010-05-26 | 浙江大学 | 用于谱域oct的声光选通光谱快速探测方法及系统 |
| US20160106319A1 (en) * | 2013-05-24 | 2016-04-21 | University Of Tsukuba | Jones matrix oct system and program for carrying out image processing on measured data obtained by said oct |
| CN106461538A (zh) * | 2014-06-06 | 2017-02-22 | 国立大学法人筑波大学 | 偏振敏感光学图像测量系统以及搭载于该系统上的程序 |
| CN107495921A (zh) * | 2017-09-29 | 2017-12-22 | 视微影像(河南)科技有限公司 | 一种光学相干断层扫描成像系统 |
| CN109164048A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-08 | 天津大学 | 一种对导管偏振敏感光学相干层析成像偏振解调方法 |
| CN110731755A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-01-31 | 南京沃福曼医疗科技有限公司 | 一种导管偏振敏感光学相干层析成像系统的偏振调平方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MASARU KOBAYASHI ET AL.: "Polarization-Independent Interferometric Optical-Time-Domain Reflectometer", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101466298B (zh) | 用于样本的偏振敏感光频域成像的方法、装置和系统 | |
| US7401984B2 (en) | Optical connector | |
| CN102288388B (zh) | 提高保偏光纤偏振耦合测量精度和对称性的装置与方法 | |
| US20070109553A1 (en) | Polarization-sensitive common path optical coherence reflectometry/tomography device | |
| JP2007522456A (ja) | 高効率低コヒーレンス干渉法 | |
| EP1505364A2 (en) | Apparatus and method for parallel interferometric measurement using an expanded local oscillator signal | |
| JP2007240228A (ja) | 光断層画像化装置 | |
| US20160266005A1 (en) | Methods and apparatus for simultaneous optical parameter measurements | |
| CN105091877A (zh) | 基于光的偏振态进行转动传感的方法及其光学陀螺仪 | |
| CN106092078B (zh) | 一种双折射色散实时补偿偏振分束干涉仪 | |
| CN104458212A (zh) | 用于测量集成光波导偏振消光比的装置及方法 | |
| CN104280217B (zh) | 一种y波导双通道光学性能测量装置 | |
| CN112082735B (zh) | 一种基于Sagnac结构的光纤敏感环双向同步测量装置及方法 | |
| CN111912400A (zh) | 一种保偏光纤环分布式偏振串扰双向同时测量装置及方法 | |
| US11525988B2 (en) | Assembly for increasing the resolution of a laser scanning microscope | |
| CN104677596B (zh) | 一种Sagnac环形光路内嵌入非平衡Mach‑Zehnder型光程扫描器的光学自相关仪 | |
| US7379168B2 (en) | Polarization diversity detection without a polarizing beam splitter | |
| CN112763422A (zh) | 一种偏振敏感探测分光系统及其分光探测方法 | |
| CN108956092B (zh) | 一种基于集成y波导结构的偏振耦合分布标定器及方法 | |
| CN210071646U (zh) | 光纤式双模态成像系统 | |
| CN106525390A (zh) | 一种用于具有超高分布式双折射色散的光纤保偏器件的色散补偿方法 | |
| CN112401814B (zh) | 一种医用内窥镜形状光纤实时传感系统及一种医用内窥镜 | |
| CN101893452B (zh) | 一种相干涉光信号的共模分量系数消除装置 | |
| JP5663515B2 (ja) | 光測定装置及び光測定方法 | |
| CN106248208A (zh) | 一种基于频域消偏结构的光谱偏振无关测量的装置与方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210507 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |