CN115963083A - 一种免于调节的偏振敏感oct系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免于调节的偏振敏感OCT系统，包括：扫频光源、初级耦合器、参考臂、样品臂、偏振探测模块及上位机；扫频光源发射初始扫频激光；利用初级耦合器将发射的初始扫频激光分为两路，一路进入参考臂，另一路进入样品臂；参考臂将进入的激光反射回来形成参考光；样品臂形成样品光；偏振探测模块采用在线光纤起偏器输出特定角度的偏振光并使光的偏振态保持稳定输出，将干涉光输出为正交的H通道信号和V通道信号；上位机根据采集正交的H通道信号和V通道信号，进行数据处理。本申请采用在线光纤起偏器输出特定角度的偏振光并采用保偏光纤使光的偏振态保持稳定，不受光纤摆动的影响，从而避免频繁对偏振态的调节，系统稳定性更高。
Description
技术领域
本发明涉及OCT成像系统技术领域，尤其涉及一种免于调节的偏振敏感OCT系统。
背景技术
光学相干断层扫描成像技术(Optical Coherence Tomography, OCT)是目前医学成像领域公认的高分辨率成像技术，具有高分辨、非接触、无损的特点，可实现活体生物实时在体成像检测。偏振敏感OCT（Polarization-sensitive OCT, PSOCT）在传统OCT携带的强度信息基础上，通过对输入光的偏振态进行调制从而改变输入光的偏振态，能额外获取表征样品组织特异性的特征信息，使OCT系统具有更高的可视度。
现有基于光纤光路的偏振OCT系统（图1）通常使用多个偏振控制器（PolarizationController，PC）调节H通道和V通道的光强来实现两个正交偏振通道的平衡，但光的偏振态容易受到光路中光纤摆动的影响而导致不稳定，因此几乎每次使用前都需要先调节PC来校准平衡，操作极其不便。
为此本申请提出一种免于调节的偏振敏感OCT系统，解决上述问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种免于调节的偏振敏感OCT系统，采用特制角度的保偏光纤，使经过起偏器的偏振光在光路中偏振态保持稳定，不受光纤摆动的影响，从而避免频繁对偏振态的调节。
为了实现上述目的，一种免于调节的偏振敏感OCT系统，包括：扫频光源、初级耦合器，参考臂、样品臂及上位机,还包括偏振探测模块；
扫频光源用于发射初始扫频激光；
初级耦合器用于将发射的初始扫频激光分为两路，其中一路进入参考臂，另一路进入样品臂；
参考臂用于将进入的激光反射回来形成参考光；
样品臂用于将进入的激光照射到待测组织上并反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息，形成样品光；
偏振探测模块包括在线光纤起偏器、保偏耦合器及偏振分束模块；在线光纤起偏器的输出端口尾纤与保偏耦合器的第一输入端口尾纤熔接，并保持角度一致；在线光纤起偏器用于接收参考臂返回的参考光，并输出斜45°的偏振光；保偏耦合器的第一输入端口接收在线光纤起偏器输出的斜45°的偏振光；第二输入端口接收样品臂返回的样品光，保偏耦合器使斜45°的偏振光保持偏振态不变与样品光进行干涉；偏振分束模块用于将干涉光输出为正交的H通道信号和V通道信号；
上位机根据采集正交的H通道信号和V通道信号，进行数据处理。
优选的，初级耦合器与参考臂或样品臂之间通过环形器或次级耦合器连接。
可选的，初级耦合器的第一输出端与参考臂之间设有第一环形器，耦合器的第一输出端通过单模光纤连接第一环形器。
进一步，初级耦合器的第二输出端与样品臂之间设有第二环形器，耦合器的第二输出端通过保偏光纤连接第二环形器。
优选的，参考臂包括同轴设置的准直器、透镜和反射镜；准直器的输入端连接准直器的输入端，准直器将光纤里的光发散为平行出射的空间光，平行出射的空间光经过透镜聚焦照射到反射镜上再反射回来，形成参考光。
优选的，样品臂包括光纤旋转连接器和成像导管；光纤旋转连接器带动成像导管的纤芯完成360°旋转扫描，光从成像导管垂直出射，照射到待测组织上再反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息沿原光路返回形成样品光。
优选的，偏振分束模块包括第一偏振分束器和第二偏振分束器；第一偏振分束器与保偏耦合器的第三端口尾纤熔接；第二偏振分束器与保偏耦合器的第四端口尾纤熔接。
进一步，保偏耦合器的第三端口尾纤为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第一偏振分束器输入端的慢轴方向一致。
进一步，保偏耦合器的第四端口尾纤为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第二偏振分束器输入端的慢轴方向一致。
进一步，第一与第二偏振分束器的输出端口为FC/APC接头，其Key键与保偏光纤的慢轴处于一条直线上。
优选的，第一偏振分束器和第二偏振分束器的分光比均为50：50。
本申请公开的免于调节的偏振敏感OCT系统，相比于现有技术，至少具有以下有益效果：
1、本申请提供的免于调节的偏振敏感OCT系统中，采用在线光纤起偏器输出特定角度的偏振光并采用保偏光纤使光的偏振态保持稳定，不受光纤摆动的影响，从而避免频繁对偏振态的调节，系统稳定性更高。
2、本申请提供的免于调节的偏振敏感OCT系统中不需要校准偏振态，不需要再在参考臂和样品臂输出反射激光的端口，设置耦合器作为校准接口，因此，可以利用环形器替换传统的耦合器，使光功率的利用效率显著提高。
附图说明
图1为背景技术中提到的现有偏振敏感OCT系统的结构示意图。
图2为本发明提供的免于调节的偏振敏感OCT系统的结构示意图。
图3为偏振探测模块的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图2所示，本发明一方面实施例提供的一种免于调节的偏振敏感OCT系统，包括：扫频光源、初级耦合器，参考臂、样品臂、偏振探测模块及上位机。
扫频光源用于发射初始扫频激光；需要说明的是，初级耦合器用于将发射的初始扫频激光分为两路，其中一路进入参考臂，另一路进入样品臂；
参考臂用于将进入的激光反射回来形成参考光；
样品臂用于将进入的激光照射到待测组织上并反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息，形成样品光；
本系统的光源采用1310nm波段的扫频光源，扫频光源发出的扫频激光通过初级耦合器一分为二，一部分进入参考臂，另一部分进入样品臂。进入参考臂的光经过一段单模光纤，进入样品臂的光经过一段保偏光纤，优选长度均为13m，旨在利用保偏光纤的快轴和慢轴产生两个正交的偏振态，两个正交偏振态的延迟量为1.7mm深度（空气中）。
偏振探测模块包括在线光纤起偏器、保偏耦合器及偏振分束模块；在线光纤起偏器的输出端口尾纤与保偏耦合器的第一输入端口Pbp1尾纤熔接，并保持角度一致；在线光纤起偏器用于接收参考臂返回的参考光，并输出斜45°的偏振光；保偏耦合器的第一输入端口Pbp1接收在线光纤起偏器输出的斜45°的偏振光；第二输入端口Pbp2接收样品臂返回的样品光，保偏耦合器使斜45°的偏振光保持偏振态不变与样品光进行干涉；偏振分束模块用于将干涉光输出为正交的H通道信号和V通道信号；
具体过程为：
参考臂返回的参考光输出到在线光纤起偏器从而输出斜45°的线偏振光，在线光纤起偏器的尾纤为保偏光纤，慢轴角度为斜45°，与保偏耦合器的第一输入端口Pbp1尾纤熔接在一起，角度一致，保偏耦合器输入的45°线偏振光在保偏耦合器中保持偏振态不变；
保偏耦合器的Pbp2接样品臂，尾纤为单模光纤；保偏耦合器的Pbp3和Pbp4尾纤均为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，保偏耦合器的Pbp3与第一偏振分束器的输入端进行熔接，二者慢轴方向一致，保偏耦合器的Pbp4与第二偏振分束器的输入端进行熔接，二者慢轴方向一致；第一偏振分束器和第二偏振分束器的输出端的尾纤均为保偏光纤，分光比均为50:50，慢轴方向均为竖直方向，与光纤接头的Key键成一条直线，光经过偏振分束器后分解为偏振方向正交的两束光，即为V通道和H通道。
上位机根据采集正交的H通道信号和V通道信号，进行数据处理。
进一步，由于本申请实施例提供的免于调节的偏振敏感OCT系统中，采用在线光纤起偏器输出特定角度的偏振光并采用保偏光纤使光的偏振态保持稳定，不需要再校准偏振态，因此也不需要在参考臂和样品臂输出反射激光的端口，专门设置耦合器进行校准，因此初级耦合器与参考臂或样品臂之间可以通过环形器连接。即初级耦合器的第一输出端与参考臂之间设有第一环形器，初级耦合器的第一输出端通过单模光纤连接第一环形器。通过第一环形器的ph1-1口将激光送入参考臂，经第一环形器的ph1-3口，将形成的参考光输入在线光纤起偏器。
参考臂包括同轴设置的准直器、透镜和反射镜；准直器的输入端连接第一环形器的输出端，准直器将光纤里的光发散为平行出射的空间光，平行出射的空间光经过透镜聚焦照射到反射镜上再反射回来，形成参考光。
进一步，初级耦合器的第二输出端与样品臂之间设有第二环形器，初级耦合器的第二输出端通过保偏光纤连接第二环形器。光从第二环形器的ph2-1口入射，样品臂可以是基于旋转导管的内窥扫描系统，也可以是基于振镜的皮肤扫描系统。以内窥扫描系统为例，样品臂包括光纤旋转连接器和成像导管；光从第二环形器的输出口出射后，进入光纤旋转连接器，光纤旋转连接器带动成像导管的纤芯完成360°旋转扫描，光从成像导管垂直出射，照射到待测组织上再反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息沿原光路形成样品光，经第二环形器的ph2-3口输入保偏耦合器。
如图3所示，偏振分束模块包括第一偏振分束器和第二偏振分束器；其中，第一偏振分束器与保偏耦合器的第三端口Pbp3尾纤熔接；第二偏振分束器与保偏耦合器的第四端口Pbp4尾纤熔接。
保偏耦合器的第三端口Pbp3尾纤为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第一偏振分束器的慢轴方向一致。
保偏耦合器的第四端口尾纤Pbp4为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第二偏振分束器的慢轴方向一致。第一偏振分束器与第二偏振分束器的输出端口为FC/APC接头，其Key键与保偏光纤的慢轴处于一条直线上。第一偏振分束器和第二偏振分束器的分光比均为50：50。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种免于调节的偏振敏感OCT系统，包括：扫频光源、初级耦合器，参考臂、样品臂及上位机，其特征在于，还包括偏振探测模块；
所述扫频光源用于发射初始扫频激光；
所述初级耦合器用于将发射的初始扫频激光分为两路，其中一路进入参考臂，另一路进入样品臂；
所述参考臂用于将进入的激光反射回来形成参考光；
所述样品臂用于将进入的激光照射到待测组织上并反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息，形成样品光；
所述偏振探测模块包括在线光纤起偏器、保偏耦合器及偏振分束模块；所述在线光纤起偏器的输出端口尾纤与保偏耦合器的第一输入端口尾纤熔接，并保持角度一致；所述在线光纤起偏器用于接收参考臂返回的参考光，并输出斜45°的偏振光；所述保偏耦合器的第一输入端口接收在线光纤起偏器输出的斜45°的偏振光；第二输入端口接收样品臂返回的样品光，所述保偏耦合器使斜45°的偏振光保持偏振态不变与样品光进行干涉；所述偏振分束模块用于将干涉光输出为正交的H通道信号和V通道信号；
所述上位机根据采集正交的H通道信号和V通道信号，进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述初级耦合器与参考臂或样品臂之间通过环形器或次级耦合器连接。
3.根据权利要求1所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，
所述初级耦合器的第一输出端与参考臂之间设有第一环形器，所述耦合器的第一输出端通过单模光纤连接第一环形器。
4.根据权利要求1所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述初级耦合器的第二输出端与样品臂之间设有第二环形器，所述耦合器的第二输出端通过保偏光纤连接第二环形器。
5.根据权利要求2所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述参考臂包括同轴设置的准直器、透镜和反射镜；所述准直器的输入端连接准直器的输入端，所述准直器将光纤里的光发散为平行出射的空间光，平行出射的空间光经过透镜聚焦照射到反射镜上再反射回来，形成参考光。
6.根据权利要求1所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述样品臂包括光纤旋转连接器和成像导管；所述光纤旋转连接器带动成像导管的纤芯完成360°旋转扫描，光从成像导管垂直出射，照射到待测组织上再反射回来，反射回的光携带待测组织的光学信息沿原光路返回形成样品光。
7.根据权利要求1所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述偏振分束模块包括在线起偏器、偏振耦合器、第一偏振分束器和第二偏振分束器；所述第一偏振分束器与保偏耦合器的第三端口尾纤熔接；所述第二偏振分束器与保偏耦合器的第四端口尾纤熔接。
8.根据权利要求7所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述保偏耦合器的第三端口尾纤为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第一偏振分束器的慢轴方向一致。
9.根据权利要求7所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述保偏耦合器的第四端口尾纤为保偏光纤，慢轴角度为竖直方向，且与第二偏振分束器的慢轴方向一致。
10.根据权利要求7所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述第一偏振分束器与第二偏振分束器的输出端口为FC/APC接头，其Key键与保偏光纤的慢轴处于一条直线上。
11.根据权利要求7所述的免于调节的偏振敏感OCT系统，其特征在于，所述第一偏振分束器和第二偏振分束器的分光比均为50：50。
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