CN116057454A - 用于噪声减轻的光学系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于光子组件设计的配置和用于减轻其相干噪声的方法。光子组件可包括一组光源、光学子系统和漫射元件，该光学子系统可包括一组光学元件。由该组光源发射的光可为不同波长，并且该光可在由该组光学元件接收之前被相移器解相干。该漫射元件可为可移动的并且可能能够针对由该组光源发射的每个光束重复相同位置或位置组。通过组合可移动漫射元件和解相干光的相干噪声减轻技术，光子系统可在样本上提供具有特定空间分布和角分布的照明分布，该照明分布允许该样本的可靠测量和相干噪声减轻。

Description

用于噪声减轻的光学系统

相关申请的交叉引用

本专利合作条约专利申请要求于2021年9月9日提交的美国临时专利申请第63/076,249号的优先权，该专利申请的内容全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及用于相干噪声减轻的系统和方法。更具体地，本公开涉及一种具有多个光源和光学元件的系统，该多个光源和该光学元件产生形成非对称发射光束的解相干光。

背景技术

一般来讲，各种类型的成像系统中的噪声可导致信号的不需要的修改。噪声可使系统诸如医疗超声系统、雷达系统、投影系统或任何相干成像系统中的图像劣化。噪声可引起所测量的信号或图像中的颗粒度、颗粒图案或强度图案。在一些示例中，噪声可显著地干扰光信号的检测，因此照明条件可被设计成减轻噪声，同时维持光学系统的其他规格，诸如光学设备或系统的操作速度和大小。

发明内容

本公开中描述的系统、设备、方法和装置的实施方案涉及一种用于减轻相干噪声的光学系统。还描述了涉及提供产生非对称发射光束的解相干光的系统、设备、方法和装置。该光学系统可包括多个光源，这些光源经由相移、频率差等提供解相干光。光学子系统可从光源接收光并且可基本上准直该光以产生发射光束的期望强度分布。发射光束可包括来自光源的呈光束形式的光，其中每个光束以彼此不同的角度入射于发射光束上。该光学系统还可包括可移动漫射器，以帮助减轻相干噪声。

在一些示例中，本公开描述了一种光子组件。该光子组件可包括：一组半导体光源，该一组中的每个半导体光源发射光；一组输出耦合器，该一组输出耦合器用于从该一组半导体光源接收光；光学子系统，该光学子系统被定位成从该一组输出耦合器接收光并且使光成形；和漫射器，该漫射器被配置为提供在样本上具有一组相干噪声状态中的相干噪声状态的光，其中漫射器操作以在至少第一位置与第二位置之间反复地移动；并且通过在至少第一位置与第二位置之间反复地移动，漫射器减轻了相干噪声。在一些示例中，该光子组件可包括：一组相移器，该一组相移器被定位成将光传输到该一组输出耦合器中的每个输出耦合器并且生成解相干光；由该一组半导体光源发射的光在离开该一组半导体光源时的光束扩展在至少一个维度上在1微米与5微米之间，并且在至少一个维度上入射于样本上时，离开漫射器的光束扩展在2mm至4mm的范围内。在一些示例中，离开漫射器的光束扩展可为约0.5mm乘2mm至4mm。

在一些示例中，光学子系统可包括：准直阵列，该准直阵列被定位成从该一组输出耦合器接收光；和偏转棱镜阵列，该偏转棱镜阵列被定位成从准直阵列接收光。在一些示例中，光学子系统可包括：准直阵列，该准直阵列被定位成从该一组输出耦合器接收光；和发散器阵列，该发散器阵列被定位成从准直阵列接收光。在一些示例中，光学子系统可包括偏心环形透镜阵列，该偏心环形透镜阵列被定位成从该一组输出耦合器接收光。在一些示例中，光学子系统可包括：柱面透镜阵列，该柱面透镜阵列被定位成从该一组输出耦合器接收光；和交叉柱面透镜阵列，该交叉柱面透镜阵列被定位成从柱面透镜阵列接收光。在一些示例中，漫射器被配置为向样本提供八度乘八度光束中的漫射光。

在一些示例中，本公开描述了一种光学系统。该光学系统可包括：一组半导体光源，该一组半导体光源用于发射具有多个光束的光；一组输出耦合器，该一组输出耦合器用于从该一组半导体光源接收光；和可移动漫射元件，该可移动漫射元件被配置为：从一组光耦合器接收光；移动到该一组输出耦合器中的每个输出耦合器的一组位置，以提供对应于该一组输出耦合器中的每个输出耦合器的一组不同的相干噪声状态，以及限定入射于样本上的照明分布。在一些示例中，该光学系统可包括：光学子系统，该光学子系统被配置为从该一组输出耦合器接收光；和一组相移器，该一组相移器用于对光进行解相干，其中由该一组输出耦合器接收到的多个光束中的每个光束由该一组相移器中的对应相移器解相干，并且该一组位置中的每个位置是可重复的。在一些示例中，该光学系统可包括频率调制器，该频率调制器用于对由该一组输出耦合器提供的光进行解相干。在一些示例中，可移动漫射元件是圆形漫射器。在一些示例中，照明分布至少部分地基于从光学子系统接收到的光的角度间距。在一些示例中，照明分布至少部分地基于入射于漫射器上的光的总角度范围。在一些示例中，由该一组半导体光源中的每个光源发射的光是不同波长。

在一些示例中，本公开描述了一种用于减轻相干噪声的方法。该方法可包括：从一组光源发射解相干光；在生成期望照明分布的光学子系统处接收解相干光；以及对于从该一组光源中的每个光源接收到的每个光束，使用具有相干噪声特有漫射器状态的可移动漫射器来漫射解相干光的期望照明分布。在一些示例中，照明分布至少部分地基于从光学子系统接收到的光的角度间距；每个光束的相干噪声特有漫射器状态可以是可重复的；以及入射于漫射器上的光的总角度范围。在一些示例中，发射解相干光可包括在离开该一组光源时生成小于4微米的光束扩展。在一些示例中，漫射解相干光可包括在入射于样本上时生成小于3.2mm的光束扩展。在一些示例中，发射解相干光可包括使解相干光相移。在一些示例中，该一组光源中的每个光源是彼此不同的波长，并且漫射解相干光可包括生成一组相干噪声视图，其中针对每个波长生成相同相干噪声视图。

除了上述示例性方面和实施方案之外，参考附图并通过研究以下描述，更多方面和实施方案将为显而易见的。

附图说明

图1示出了示例性光子组件。

图2A示出了光学系统。

图2B示出了光学系统。

图2C是照明分布的表示。

图2D是照明分布的表示。

图3A示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图3B至图3C示出了不具有漫射器的示例性光学系统以及光的对应远场角间距。

图3D至图3E示出了具有漫射器的示例性光学系统以及光的对应非重叠远场角间距。

图3F至图3G示出了具有漫射器的示例性光学系统以及光的对应重叠远场角间距。

图4示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图5示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图6示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图7示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图8示出了光学系统中的示例性光学子系统。

图9示出了光学系统的示例性框图。

应当理解，各个特征部和元件(以及其集合和分组)的比例和尺寸(相对的或绝对的)以及其间呈现的界限、间距和位置关系在附图中提供，以仅用于促进理解本文所述的各个实施方案，并因此可不必要地被呈现或示出以衡量并且并非旨在指示对所示的实施方案的任何偏好或要求，以排除结合其所述的实施方案。

具体实施方式

现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。

一般来讲，噪声诸如随机或半随机噪声可存在于各种类型的成像系统中并且可导致信号的不需要的修改。在一些示例中，成像系统中的噪声可以是相干噪声。噪声可通过引起图像中的颗粒度、颗粒图案或强度图案而使系统诸如医疗超声系统、雷达系统、投影系统或任何相干成像系统中的图像劣化。一些系统可产生具有如此多的噪声的信号，以至于可能难以确定所测量的信号。在一些示例中，相干多径干扰可以是噪声源，该噪声源的一个示例可以是斑点噪声。

在一些示例中，相干噪声可显著地干扰光信号的检测，因此照明条件可被设计成减轻相干噪声，同时维持光学系统的其他规格，诸如光学设备或系统的操作速度和大小。在减轻或减少相干噪声时可考虑不同因素，包括但不限于系统的几何规格内的照明条件，诸如光的强度分布、光的角度分布或光束扩展角以及减少光学系统的移动零件的数量。

在减轻光学系统中的噪声时，可在不恶化光学系统中的其他噪声源诸如检测器噪声和激光噪声的情况下减少相干噪声。在一些示例中，可通过组合光学系统中的多个元件诸如集成光学器件中的移动漫射器和相移器的功能性来减少相干噪声。附加地，可通过经由一些时间上变化的相位关系将多个光输出彼此解相干来减轻相干噪声。这些相位关系可来自相移器、频率调制器和/或来自啁啾和群延迟、它们的任何组合等。在一些示例中，可通过接收稍微不同的波长的每个输出来减轻相干噪声。通过结合观察光学系统的其他规格来使用这些元件，可减轻或减少相干噪声，使得光学系统可更有效地测量光信号。

本文公开了用于同时使用移动漫射器和解相干光产生入射于样本上的预定照明分布来减轻相干噪声的光学系统、设备和方法。光子组件可包括发射多个波长的光子管芯。附加地，光子组件可包括光子管芯、外耦合器、从光子管芯接收光的光学部件、自由空间光学器件等，但不包括样本。将参考图1进一步详细描述光子组件。可使用相移器对由光子管芯发射的光进行解相干，该相移器可以是光子管芯的一部分或在光子管芯外部。光可由光学子系统接收，该光学子系统使光成形并且将光转向漫射元件。光学子系统可视情况包括一个或多个光学部件，以实现入射于漫射元件上的期望形状和光束角度。在一些示例中，光学子系统可通过准直光来使光成形。一般来讲，使光成形可包括引导光、聚焦光、准直光、其他合适的成形功能和/或它们的任何组合。

在一些示例中，漫射元件可在一个或多个维度上移动以结合解相干光束来生成独特相干噪声视图或相干噪声状态，并且漫射元件的位置也可以是可重复的。相干噪声可引起所测量的信号或图像中的颗粒度、颗粒图案或强度图案。在一些示例中，第一光可经历产生相干噪声的相干多径干扰，其中第一相干噪声可展现第一强度图案，其可为第一相干噪声视图或相干噪声状态。关于该示例，第二光可经历产生相干噪声的相干多径干扰，其中第二相干噪声可展现第二强度图案，其可为第二相干噪声视图或相干噪声状态。有资格成为独特相干噪声视图或独特(例如，不同)相干噪声状态的内容在很大程度上取决于给定系统设计和预期样本特性的准确度约束，但是出于本申请的目的，如果样本的两个或更多个光谱测量具有在0与0.5之间(例如，在0与0.5之间，噪声视图彼此去相关)的相关系数r，则该样本的两个或更多个光谱测量具有独特噪声视图或独特相干噪声状态。然而，应当理解，一些系统可被设计成具有不同的准确度约束(例如，r在0与0.4之间或r在0与0.3之间)。相关系数可至少部分地基于映射图像的强度值，在该图像中，亮区域可对应于高相关性，而暗区域可对应于低相关性。

如本文所述，尽管漫射元件的位置或位置组被讨论为可重复的，但是位置或位置组可以是大致可重复的并且在实际位置的约百分之十的变化内。在一些示例中，漫射器可在测量过程中在预定位置组之间反复地移动。预定位置组可以是重复序列(例如，1-2-3-4-1-2-3-4或1-2-3-4-4-3-2-1)或伪随机序列(例如，1-2-4-1-2-3-1-4…)，并且漫射器可在每个位置处花费相等时间。附加地，在执行测量时，在漫射器的目标位置与实际位置之间可存在某种不准确性。容差可取决于单独系统并且可随系统而变化。在一些示例中，预定位置组可被选择为相距得足够远，使得即使在考虑到容差时，它们也可提供独特相干噪声视图或相干噪声状态。

光子管芯中的每个光子管芯可发射相应光束，该光束在穿过系统的光学元件之后可以预定光束扩展入射于漫射元件上。附加地，由于系统的光子管芯和光学元件的间距，光束中的每个光束可相对于漫射元件具有不同角度。可以理解，光束是光的具有一条或多条光线的部分。漫射元件可移动到每个光束的一组可重复的位置，使得每个光束可穿过与其他光束中的每个光束相同或类似的一组漫射元件位置。漫射元件可移动到单独光束的一组位置，使得单独光束将提供入射于样本上的一组对应的相干噪声视图或相干噪声状态。然后，漫射元件可移动到下一个空间位置中的光束的相同或类似位置组，以提供该光束的一组对应的相干噪声视图或相干噪声状态等。可以理解，尽管可讨论第一位置和下一个空间位置中的光束，但是漫射器可同时改变所有光束的相干噪声视图。通过提供具有可重复的位置的每个光束，从不同光束测量的信号可被一起平均，使得信号将接近或在一些情况下收敛到正确的所测量的信号并且具有减少的相干噪声。在其他实施方案中，每个漫射器位置可按总测量仅被访问一次，并且波长可多次使用并且按漫射器位置使用一次。换句话说，在一些实施方案中，漫射器位置可嵌套在波长内，并且在其他实施方案中，波长可嵌套在漫射器位置内。

在一些示例中，每个波长可经历相同漫射器位置，但是因为波长是不同的，所以在给定漫射器位置处的每个波长的相干噪声状态可以是不同的。当减轻相干噪声时，在由光子管芯发射的每个波长或波长范围处可获得相同或类似相干噪声视图或相干噪声状态。通过在单独光束的各个角度处询问光，每个信号可包括一些相干噪声。光的不同角度的信号被一起平均，并且只要信号可接近或收敛到正确信号或没有相干噪声的所测量的信号，相干噪声就可接近零均值。术语“相干噪声视图”和“相干噪声状态”在本文中可互换地使用。

即使单独采用，漫射元件或相移器也可能能够以用于光子组件的相干噪声减轻的足够速率生成独特相干噪声视图，单独使用并且没有另一个部件的每个部件可占用太多空间并且需要太多操作功率，使得漫射元件与相移器的组合可由于空间和功率考虑而更好地符合光子组件规格。尽管漫射元件和相移器各自可生成独特视图，但是组合可允许在小形状因数设备和/或系统中增加数量的相干噪声视图。

下文参考图1至图8来讨论这些实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。

方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“之上”、“之下”、“下面”、“前部”、“后部”、“上方”、“下方”、“左侧”、“右侧”等参考下面描述的各图中的一些图中的部件中的一些部件的取向来使用。因为各种实施方案中的部件可以多个不同的取向定位，所以方向性术语仅用于说明的目的并且不以任何方式进行限制。方向性术语旨在被广义地解释，因此不应被解释为排除以不同方式取向的部件。

如在整个本说明书中所用，在参考标号之后没有α字符的参考标号可以指对应参考、所有参考文献的组、或参考中的一些参考中的一者或多者。例如，“215”可以是指光子管芯215中的任一光子管芯(例如，光子管芯215A、光子管芯215B等)，可以是指所有光子管芯215，或可以是指光子管芯中的一些光子管芯(例如，光子管芯215A和光子管芯215B两者)，这取决于使用其的上下文。

在该部分描述了根据本公开的方法与装置的代表性应用。提供这些示例仅是为了添加上下文并有助于理解所述示例。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在不具有具体细节中的一些或全部的情况下实践所述示例。其他应用是可能的，使得以下示例不应被当作是限制性的。

图1示出了示例性光子组件100，该示例性光子组件可包括接口180、光发射器110、检测器130和控制器140。接口180可包括设备的外表面，该外表面可适应穿过其的透光率。可以理解，接口180可适应工作波长中的透光率。在一些示例中，工作波长可以是用于测量样本的性质的光的波长。此外，在一些示例中，接口180对于可见光而言可以是不透明的，这是由于光的可见波长可以不用于测量样本的性质。在一些示例中，光子组件100可包括孔结构160，该孔结构包括提供不同功能性的区域。在一些示例中，孔结构160的区域可包括透明区域170、不透明区域、半透明区域、反射区域、具有与周围材料不同的折射率的区域、它们的任何组合等中的一者或多者。孔结构160可引导和/或控制光进入所测量的样本体积120中的发射位置和从所测量的样本体积120返回的光的收集位置。通过控制进入所测量的样本体积120的光的位置和/或角度，可选择性地配置入射于所测量的样本体积120上和/或从所测量的样本体积120离开的光。如图1所描绘，孔结构160可以是具有多个孔的单个接口，然而，该接口可被分成不同窗口，诸如发射窗口以及一个或多个收集窗口。在一些示例中，光子组件可包括光子管芯、外耦合器、从光子管芯接收光的光学部件、自由空间光学器件等，但不包括样本。尽管在图1中进行了描绘，但是所测量的样本体积120不包括在光子组件100中。术语“光子组件”和“光子系统”在本文中可互换地使用。

当操作光子组件100时，所测量的样本体积120可被定位成靠近或接触光子组件100的至少一部分，诸如光子系统接口180。一个或多个光发射器110可耦合到控制器140。控制器140可发送信号(例如，电流或电压波形)以控制可发射光的光发射器110。一个或多个光发射器110可被包括在一个或多个光子管芯115中，这将在本文中详细讨论。本文的讨论可将光子管芯115称为发射光，但是该光子管芯可以是作为可生成光的光子管芯115的一部分的一个或多个光发射器110。因而，发射光的光子管芯的讨论被理解为涵盖生成光的光发射器，只要该光发射器是光子管芯的一部分即可。

在一些示例中，光子管芯115可发射光，该光可由包括在光子管芯115中的外耦合器或反射镜150反射，并且光可由透镜190接收。透镜190可以是自由空间透镜，并且尽管被称为单个透镜，但是在一些示例中，透镜190可以是多个透镜。附加地，透镜190可以是执行多种功能的单个透镜，或可以是各自执行诸如准直光和/或使从光子管芯115接收到的光光束转向或光束成形的功能的多个透镜。本文将参考图2A至图8进一步详细讨论透镜190。可将来自透镜190的光引导到漫射元件135。漫射元件135可在一个或多个维度上移动，并且漫射元件135的移动可以是离散的或连续的。在一些示例中，离散漫射元件135可在不同位置之间步进，而连续漫射元件可在不停止于特定位置处的情况下振动或以其他方式连续移动。在又一些示例中，漫射元件135可能能够移动到期望范围内的任何目标位置，或可仅物理地能够在一些固定位置之间移动。漫射元件135可生成光的照明分布，该照明分布至少部分地基于从透镜190接收到的光的角度间距和入射于漫射器上的光的总角度范围。将参考图2A至图8进一步详细描述漫射元件。

取决于所测量的样本体积120的性质，光可穿透所测量的样本体积120，以到达一个或多个散射位点，并且可以受控路径长度朝向光子组件100返回(例如，反射和/或散射回)。可引导、准直、聚焦和/或放大返回到光子组件100中的返回光。可引导返回光朝向检测器130。检测器130可检测返回光并且可向控制器140发送指示检测光的量的电信号。在一些示例中，检测器130可具有光学元件以引导、准直、聚焦、放大来自样本的返回光或以其他方式使该返回光成形。

附加地或另选地，光发射器110可任选地朝向参考对象(图1中未示出)发射光。参考对象可将光重定向到光学器件，该光学器件可包括但不限于反射镜、透镜和/或滤光器，并且还可将光重定向到具有已知光学性质的样本。光学器件可朝向检测器130引导、准直、聚焦、放大返回光或以其他方式使返回光成形。检测器130可测量从参考对象反射的光，并且可出于质量目的生成指示该反射光的电信号。如图1所示，光发射器110向外耦合器或反射镜150发射光。在一些示例中，检测器130可不具有用于样本和参考信号中的每一者的独特和/或单独对应像素。在一些示例中，光学器件可将参考光引导到相同像素上，并且测量可以是时分复用的。附加地，在一些示例中，检测器130可包括一个或多个像素，其中一个或多个像素中的每个像素可基于由该像素收集的光或返回光来输出相应信号。因此，由检测器130生成的任何单独信号可表示信号或参考对象，这取决于撞击该像素的光或返回光来自系统的哪个部分。

控制器140可被配置为从检测器130接收一个或多个电信号，并且控制器140(或另一处理器)可根据接收到的电信号来确定样本的性质。在一些情况下，检测器130可响应于接收到和/或吸收了返回光而生成信号，并且在一些示例中，可生成至少两个电信号，其中一个电信号可指示可从所测量的样本体积120反射和/或散射的返回光，并且另一电信号可指示从参考对象反射/散射的光。附加地，检测器130可被配置为将电信号传输到控制器140。在一些示例中，不同电信号中的每个电信号可为时间复用信号。例如，用于所测量的样本体积和参考对象的不同电信号中的每个电信号可在不同时间点彼此交替。关于该示例，在第一时间段期间的信号可表示参考对象，并且在第二时间段期间的信号可表示样本。在其他情况下，两个或更多个电信号可由不同检测器像素同时接收，并且电信号中的每个电信号可包括指示不同光信息诸如波长和强度的信息。

一般来讲，光子系统可用于感测和处理电子系统和设备中的光。一些光子组件可用于传输光并且可被包括在电子设备诸如移动设备、平板电脑、智能电话等中，该电子设备可用于各种目的，诸如光学通信、环境感测和/或生物计量感测。移动电子设备正日益普及，并且这些设备通常小到足以便携和/或手持。这些移动设备的架构可包括各种部件，包括光子电路，该部件可影响其所并入的设备的大小。

由于日益重视更小、更紧凑的电子设备，电子设备内部的部件的大小和厚度可受到限制。在一些示例中，以电子设备的特定大小为目标，并且电子设备内的每个部件被给定部件可在电子设备内占用的最大形状因数或面积。因此，单独部件诸如光学元件、光发射器、检测器和集成电路诸如光子集成电路和/或光子组件的物理配置对于设备的形状因数可变得日益重要。在一些示例中，光子组件100可被包括在各种手持式或便携式电子设备中，该电子设备诸如移动设备和可穿戴设备，诸如智能电话、平板电脑、手表或可由用户穿戴的任何类型的设备，诸如袖带或手镯。

图2A示出了光学系统。光学系统200是从图1的光子组件的视图旋转大约90度的视图。光学系统200可包括多个光子管芯215和输出耦合器250。光子管芯可包括多个光子管芯215，其中单独光子管芯中的每个光子管芯可用独立元件编号诸如215a、215b、215c等指代。尽管在图2A中描绘了八个光子管芯215，但是光学系统200中可包括任何适当数量的光子管芯215。类似地，单独输出耦合器250中的每个输出耦合器可用独立元件编号等指代。

在一些示例中，光子管芯215中的每个光子管芯可包括多个激光器并且每个光子管芯215可在不同波长范围内发射，其中对应光子管芯215的激光器可在光子管芯215的波长范围内的独特波长处发射。光子管芯215可集成到光子系统中，该光子系统可经由光学复用器将所有波长范围内的所有发射光组合到单个波导中。在一些示例中，该光可分成多个输出波导，其中每个波导可到达输出耦合器250。在一些示例中，当单个激光器生成单个波长时，可将来自单个激光器的光的单个波长路由到所有输出耦合器250。因此，一旦来自单个激光器的光的单个波长到达自由空间，就可存在多个同时光束，所有这些光束都来自相同光子管芯上的相同单个激光器。一旦不同光子管芯上的不同单个激光器发射光的不同波长，光的该不同波长就可穿过所有相同的输出耦合器并且可穿过相同的自由空间光学系统。可以理解，光子管芯215的数量和输出耦合器250的数量可彼此不同(例如，可存在比输出耦合器250更多数量的光子管芯215或比光子管芯215更多数量的输出耦合器250)。

光学系统200可生成预定照明分布，该预定照明分布可包括控制光束的空间分布和在漫射元件235处提供预定范围的光角度，这将参考图2B至图2D和图3至图8进一步详细讨论。入射于漫射元件235上的光束角度范围可以是大光束角度范围，使得光学系统200可减少噪声，并且因而可被相应地调整。

如图2A所示，光学系统200可包括光子管芯215，该光子管芯可经由输出耦合器250向光学子系统290提供光。在一些示例中，由光子管芯215发射的所有光可耦合到单个波导中。该单个波导可向输出耦合器250中的每个输出耦合器提供光。在一些示例中，由光学子系统290从输出耦合器250接收到的光可为由光学子系统290以各种角度准直、引导和/或偏转到所测量的样本体积(图2A中未示出)的光。光学子系统可包括一个或多个元件以实现期望功能性。在一些示例中，光学子系统可包括准直透镜阵列292和偏转棱镜阵列294。在一些示例中，输出耦合器250可向光学子系统290的准直透镜阵列292提供光。准直透镜阵列292可准直光并且将光引导到偏转棱镜阵列294(也是光学子系统290的偏转棱镜阵列)。偏转棱镜阵列294可根据从哪个输出耦合器250接收光而以不同角度偏转光。可将来自偏转棱镜阵列294的偏转光引导到漫射元件235，然后将其引导到所测量的样本体积。

在图2A的一些示例中，漫射元件235可定位在距所测量的采样接口大约500微米至3毫米的范围内。漫射元件235可被定位成足够靠近所测量的样本体积，使得可控制路径长度。附加地，输出耦合器250与漫射元件235之间的距离可为约2.5毫米至5毫米。当光离开光子管芯215时，光束可在其穿过光学系统200的每个元件时继续发散。在一些示例中，在光离开光子管芯215时，最宽维度上的集合光束的光束扩展可在1微米至5微米之间或更小，然后当入射于准直透镜阵列292上时，最宽维度上的集合光束的光束扩展可为约100微米至300微米。当入射于漫射器上时，集合光束的光束扩展可在最宽维度上扩展到约2.5mm，然后当入射于所测量的样本体积上时，集成光束的光束扩展可在最宽维度上扩展到约3.0mm或在2mm至4mm的近似范围内。因为集合光束在其穿过光学系统200时扩展，所以存在同样改变的对应角度范围。将参考图2C和图2D进一步详细讨论所测量的样本体积处的角度范围和光束大小。

在一些示例中，光子组件可用于测量来自图1的所测量的样本体积的信号强度。可以理解，每个空间位置可接收每个波长。当以一个角度询问发射光并且在检测器上存在一个信号时，相干噪声对于任何单个发射角度可以是高的，然而，可使用多个去相关测量来帮助识别信号。在存在相干噪声的情况下确定信号强度的一种方式是通过获得多个去相关测量，这些去相关测量具有带不同去相关的相干噪声视图的相同标称基础信号。在一些示例中，去相关的相干噪声视图可由解相干光提供。解相干光是不干扰提供相干噪声的光。可通过在光子组件中一起使用相移器和漫射元件来实现提供目标数量的独特相干噪声视图。例如，相移器可向输出耦合器提供光并且导致解相干光。存在改变检测器上的相干噪声模式的各种方式；例如，通过改变光源的波长或通过改变光的偏振。改变检测器上的相干噪声模式的另一种方式可取决于您如何将光发射到样本上，并且这将在下文参考图2B至图2D以及图3至图8进一步详细讨论。

在一个示例中，一旦光被所测量的样本体积反射并且两个信号在检测器(图2A中未示出)处被测量，返回光的两个不同角度就可具有相同的路径长度。两个信号可具有不同相干噪声模式，因此即使所有其他因素可保持恒定，这两个信号也将具有不同强度，这是因为这两个信号都是相关信号加上一定量的相干噪声。通过询问各个角度，这些信号中的每个信号将包括一些相干噪声，一旦光的不同角度的信号被一起平均，相干噪声就可接近零均值，并且信号可收敛到正确信号或没有相干噪声的所测量的信号。在一些示例中，沿着不同路径在路径长度信号中可存在偏差(例如，在可被设计成拾取单散射事件的系统中，许多返回光子可遇到多个散射事件)。在一些示例中，多个信号具有非常类似的信号特性(例如，类似路径长度和类似样本特性)，但是具有足够不同的角度以创建不同噪声视图，并且这些信号可被平均并且可用来减少噪声影响。

在图2A中，光学系统可包括八个输出耦合器。可以理解，仅出于解释的目的描述了八个输出耦合器，并且可使用任何数量的输出耦合器。通过使用多个输出耦合器250，光学系统200不取决于漫射元件235来生成相干噪声视图。例如，如果光学系统仅使用一个输出耦合器，则漫射元件将必须大得多以将光漫射到期望角度范围，并且将难以控制漫射元件的运动以及漫射元件位置或位置组的可重复性。尽管在具有单个光子管芯的光学系统中可使用这种类型的漫射元件，但是漫射元件的运动将对位置的任何变化非常敏感，并且甚至小变化也将生成新的相干噪声视图，因此由于灵敏度而使得难以从相同位置重访相同相干噪声视图。因为光学系统200使用多个输出耦合器250，所以与具有单个输出耦合器的系统相比，可减少漫射元件235可行进到的位置的数量。在一些实施方案中，漫射元件235可移动到的位置可彼此分开较短距离，并且继而，漫射元件235具有比在位置之间带较大距离的其他实施方案更短的全行程距离。在一些实施方案中，利用更大数量的输出耦合器250实现更大数量的相干噪声视图可导致减少漫射元件235所访问的位置。在该示例中，漫射元件235可更小，这是因为漫射元件235可行进到更少位置。

在一些实施方案中，漫射元件235可比光的波长变化更快地在位置之间移动。例如，漫射元件235可在发射器输出光的单个波长的相同时间长度期间移动到或通过两个或更多个位置。因此，只要漫射元件235在发射光的特定波长时占用多个此类位置，那些位置就可被称为“嵌套”在特定波长内。

在其他实施方案中，光的波长可比漫射元件235的位置变化更快地变化。即，漫射元件235可在发射器输出多个波长的相同时间长度期间定位在第一位置中。因为波长可在漫射元件235可保持在相同位置中时改变，所以波长可被称为“嵌套”在漫射元件235的位置内。在该实施方案中，每个漫射器位置可按总测量仅被访问一次，并且多个波长可按漫射器位置使用一次。一般来讲，在一些实施方案中，漫射器位置可嵌套在波长内，并且在其他实施方案中，波长可嵌套在漫射器位置内。

在一些示例中，输出耦合器250中的每个输出耦合器可与相移器(图2A中未示出)耦合，该相移器可被包括在光子管芯215中或可在光子管芯215外部。相移器可非常快速地(例如，约每隔100皮秒)生成独特相干噪声视图。即使相移器可能能够以用于光学系统的相干噪声减轻的足够速率生成独特相干噪声视图，相移器也可占用太多空间并且需要太多操作功率，使得漫射元件235与相移器的组合可由于空间和功率考虑而更好地符合光子组件规格。

在一些示例中，由光子管芯215A发射的光可至少向将光反射到光学子系统290的输出耦合器250A提供光。光学子系统290可包括两个光学部件、准直透镜阵列292和偏转棱镜阵列294。在一些示例中，准直透镜阵列292和偏转棱镜阵列294的功能性可组合到单个光学子系统290中。在一些示例中，准直透镜阵列292可准直从输出耦合器250接收到的光并且将该光引导到偏转棱镜阵列294。偏转棱镜阵列294可以不同角度将光引导到漫射元件235。一般来讲，棱镜用于通过折射或内部反射来重定向光。在一些示例中，光束弯曲的量取决于棱镜的顶角和棱镜材料的折射率。光的入射角还可用于调整棱镜的顶角。

在图2A中，输出耦合器250A向准直透镜阵列292提供光，该准直透镜阵列可准直光并且将光引导到偏转棱镜阵列294。偏转棱镜阵列294然后能够以预定角度并且朝向漫射元件235可预测地偏转准直光。光离开偏转棱镜阵列294的角度取决于从其接收光的输出耦合器250的位置。例如，可以与从输出耦合器250D接收到的光不同的角度将从输出耦合器250A接收到的光引导到漫射元件235，其中从输出耦合器250A接收到的光可以是相对于偏转棱镜阵列294的比从输出耦合器250D接收到的光更陡的角度。偏转棱镜阵列294可被设计成使得每个光束将被引导到入射于漫射元件235上的预定位置和角度。继续该示例，偏转棱镜阵列294可将光引导到漫射元件235。漫射元件可提供照明分布245，该照明分布在远场角度空间中示出并且表示由漫射元件235提供的光的光束角度。在光学系统200的一些示例中，照明分布245可具有宽维度和窄维度。图2A的照明分布245示出了宽维度。将相对于图2B和图2C进一步详细讨论照明分布235。

一般来讲，漫射元件235可能能够通过移动到多个位置来生成多个相干噪声视图。然而，漫射元件235移动得越多，每个位置就变得越不可靠和越不可重复，因此类似于相移器，即使漫射元件235可通过改变位置来为光子组件充分地生成足够的相干噪声视图，光子组件中的漫射元件235和相移器的组合也提供用于减轻相干噪声的更可靠的手段，同时保持在光子组件的规格内，诸如系统功率、大小、可用的电连接的数量等。此外，由于能够控制光束扩展以及输出耦合器与光学子系统290之间和光学子系统290与漫射元件235之间的光的角度范围，因此光学系统200可以可靠地生成光的预定照明分布。

在一些示例中，漫射元件235可接收具有输入角度的光并且将光漫射到角度的更大输出扩展中。在图2A的示例中，因为漫射元件235从八个输出耦合器250接收八个光束，所以漫射元件235可输出具有八个角度扩展的八个光束。附加地，漫射元件235可移动到多个位置以减轻光学系统200中的相干噪声。漫射元件235的定位和漫射元件235移动以生成新的相干噪声视图的量由漫射器设计确定；例如，八度角。在一些示例中，漫射器噪声可至少部分地取决于漫射元件235定位的可重复性。在一些示例中，漫射器噪声可以是在漫射元件235移动时系统的总光功率吞吐量的位置间变化。只要详细散射特性可受到影响，漫射器噪声就可以是半波长独立的和样本独立的，并且可主要由漫射元件235的结构/设计确定，并且次要地受到系统的其余部分的影响。

在一些示例中，由对应光源发射的光的每个波长或波长范围可在同一组漫射器状态或漫射器位置处穿过漫射元件235。即，漫射元件235可移动到由第一光子管芯发射的光的第一波长或波长范围的第一位置，然后漫射元件235可移动到光的第一波长的第二位置，接着移动到第三位置等。漫射元件235然后可移动到由第二光子管芯发射的光的第二波长或波长范围的相同第一位置，然后移动到相同第二位置，然后移动到第三位置等。因此，光子组件可询问由每个光子管芯在每个漫射器位置处发射的每个波长或波长范围。如果光的多个波长经历不同漫射元件位置，则漫射器噪声可与波长变化相互交织。然后，与由于波长变化而引起的实际信号变化相反，验证信号的哪个部分可归因于漫射器噪声可能变得困难，因此将难以验证信号的哪个部分是用于样本的测量的相关信号。

在图2A中，因为存在具有相移器的八个输出耦合器250并且输出耦合器中的每个输出耦合器提供光，所以这允许漫射元件235慢了八倍或移动少了八倍，因此导致对漫射元件235的较少依赖。虽然参考图2A讨论了八个光子管芯和八个输出耦合器，但是这是为了描述的便易性，并且在光子组件中可使用任何适当数量的光子管芯和任何适当数量的输出耦合器。

漫射元件235以预定角度接收光并且使光漫射并且提供角度的输出扩展。在图2A的示例中，漫射元件235接收八个输入光束，并且继而提供八个角度输出扩展以产生照明分布245。在一些示例中，漫射元件235可为从偏转棱镜阵列294接收到的每个光束生成近似八度圆。通过重叠光束，漫射元件235可产生看起来是光的“条带”的照明分布245。一般来讲，存在四个主要维度，x维度、y维度、x角度维度和y角度维度，该四个主要维度可针对路径长度控制而变化。下面将参考图2C和图2D进一步详细讨论维度和路径长度控制。

如图2A所示，来自输出耦合器250的光束可彼此重叠以产生照明分布245。因为存在八个输出耦合器，所以在图2A中示出了八个重叠的圆。八个输出耦合器250仅用于解释和描述的目的，并且在光学系统200中可使用任何适当数量的输出耦合器250。照明分布245中的光束与来自漫射元件235的光束的圆形形状的重叠至少部分地取决于漫射元件设计。角度的重叠是光束的角度空间中的锥形形状的结果，这是因为当覆盖照明分布的大部分角度空间时，相干噪声减轻变得更有效。在一些示例中，取决于漫射元件设计，角度空间中的不同形状的光束可离开漫射元件235。在一些示例中，漫射元件235可在角度空间中使矩形光束漫射，这将导致所漫射的光的几乎不重叠覆盖指定角度空间。在一些示例中，漫射元件可以是任何适当的形状，诸如矩形、正方形、线性、圆形、椭圆形等。在一些示例中，圆形漫射元件可生成圆形远场角度分布。

图2B示出了光学系统。图2B是图1中示出的光子组件的相同视图，其可被称为侧视图，并且图2B示出了照明分布的窄维度，而图2A示出了照明分布的宽维度。因为图2B是从侧面观察的，并且尽管仅描绘一个光子管芯215和一个输出耦合器250，但是存在不能从侧视图观察的多个光子管芯215和多个输出耦合器250。图2B的光学系统200可包括与图2A类似编号的部件，并且表示具有类似特征和功能性的元件。

类似于图2A，图2B包括光子管芯215，该光子管芯经由输出耦合器250朝向准直透镜阵列292发射光。准直透镜阵列292可准直光，并且偏转棱镜阵列294可接收准直光并且使其朝向漫射元件235偏转。漫射元件235然后可向所测量的样本体积提供光。在一些示例中，入射于所测量的样本体积上的光可具有如参考图2A所讨论的照明分布。类似于图2A，漫射元件235可根据从输出耦合器250接收到的每个光束来生成八度圆。

一般来讲，图2B的光学系统200经由光子管芯215提供相移后的光。可在漫射元件235上组合光以生成预定照明分布，该预定照明分布可包括光的空间分布以及光的预定角度扩展。在图2B中产生的照明分布的窄维度可提供通过所测量的样本体积的发射光的路径长度控制。如果窄维度上的照明分布偏离预定值，则光学系统可能不能有效地控制路径长度。光学系统200的窄维度和宽维度将参考图2C和图2D进一步详细讨论。

图2C是由光子组件的漫射元件生成的角度空间中的照明分布245的表示。图2C是由参考图2A和图2B讨论的光学系统的漫射元件生成的光束角度扩展的照明分布。光学系统可生成入射于样本上的照明分布245的角度的预定角度空间或光束扩展。为预定角度空间生成光的照明分布(例如，在空间分布和角度空间两者中)允许在光到达样本之前有效地减轻相干噪声。

一般来讲，当覆盖照明分布的大部分角度空间时，相干噪声减轻变得更有效。如前所述，漫射元件可以是八度圆形漫射器，使得光束可以大约八度拉抻。在一些示例中，漫射元件可提供在40度至60度乘4度至15度的范围内的角度空间。本文仅出于解释的目的讨论了八度圆形漫射器，这是因为具有任何适当角度范围的任何适当漫射器可用于所讨论的实施方案中的每个实施方案中。

在一些示例中，从漫射元件离开以入射于样本上的预定光束角度在第一维度上可为约五十度并且在第二维度上可为约八度。附加地，尽管五十度乘八度用于说明性目的，但是可使用任何角度空间。例如，角度空间可在40度至60度乘4度至15度的范围内。角度空间中光束的形状至少部分地是由于如参考图2A所讨论的光束的重叠角度。附加地，由于分布的灵敏度，因此光束角度可在一个维度上比另一个维度上更大。在角度空间的一个维度上，由于光学系统的几何考虑，因此当控制光学路径长度时，变化可以是不太敏感的，并且在角度空间的第二维度上，变化可以是更敏感的并且可具有更小的角度扩展。

图2D是光束形状和大小的照明分布255的表示。入射于样本上的光束大小在第一方向上可为约3mm并且在第二方向上可为约0.2mm。一般来讲，入射于所测量的样本体积上的光的照明分布越大，可从所测量的样本体积检测到的信号就越多，因此可能希望具有入射于所测量的样本体积上的光的大照明分布。类似于光束角度在角度空间中的扩展，对于光学路径长度控制而言，光束大小对第一方向上的变化比对另一个第二方向上的变化更不敏感。

图3A示出了光学系统中的示例性光学子系统。图3A的光学系统300包括光系统303、第一透镜305、第二透镜307和漫射元件310。在与光离开光系统303的角度相比时，光学系统300示出了由漫射元件提供的光的宽角度范围。光系统303可包括一个或多个光子管芯和一个或多个输出耦合器。光系统303可向第一透镜305提供光，该第一透镜可沿着光路306向第二透镜307传播光。在一些示例中，第一透镜305和第二透镜307可以是柱面透镜以将光大致准直成重叠光束。可以理解，光路306、308和311仅示出了限定所有光束可在其中传播的区域的外边界的外部光束。例如，光路306可仅示出两个外部光束，但是在两个外部光束之间可存在多个重叠光束。光路306、308和311的外部光束示出了光路的大体形状和方向。第二透镜307可沿着光路308向漫射元件310提供光。一旦光穿过漫射器，漫射元件角度范围就明显大于由光系统303提供的角度的较小间距。

图3B至图3C示出了不具有漫射元件的示例性光学系统以及光的对应远场角间距。在图3B中，光学系统301包括沿着光路312和313向透镜317提供光的光系统303。光可穿过透镜317到达样本体积320。在一些示例中，透镜317可以是慢轴准直器。在图3B中，光系统303的光源可分隔Δx。来自光源的光可沿着光路312和313传播，光路中的每条光路具有光束扩展。光可传递到透镜317，该透镜可准直光，并且光然后可传递到样本体积320。在图3B中，光系统303可与透镜317分隔距离319。

在图3C中，图302包括来自光源的分隔Δx的点321和322，这些点示出了光束沿着Θx的角间距。在一些示例中，光源之间的角间距(其为ΔΘ)可以是量Δx除以距离319的反正切。

图3D至图3E示出了具有漫射器的示例性光学系统和质心的对应非重叠远场角间距。光学系统303在外加漫射元件320的情况下类似于图3B的光学系统302。即，光学系统303可包括沿着光路312和313向透镜317提供光的光系统303。透镜317在光传递到样本320之前将光传递到漫射元件320。在图3D中，光系统303的光源也可分隔Δx，并且光系统303可与透镜317相距距离319。尽管图3D中所描绘的光看起来类似于图3B中的光，但是图3E的图304示出了在漫射元件320之后的非重叠远场角度。

在图3E中，图304包括来自光源的分隔Δx的光束扩展质心323和324，这些光束扩展质心示出了光束沿着Θx的角间距。在一些示例中，光源之间的角间距(其为ΔΘ)可以是量Δx除以距离319的反正切。在图3E中，ΔΘ漫射器大于ΔΘ，并且光束扩展也覆盖比因不使用漫射元件而产生的区域更大的区域。在图3E中，光束可以是不相关的，只要远场质心不彼此重叠即可。

图3F至图3G示出了具有漫射器的示例性光学系统以及质心的对应重叠远场角间距。光学系统305类似于图3D的光学系统303并且还包括漫射元件320。即，光学系统305可包括沿着光路312和313向透镜317提供光的光系统303。透镜317在光传递到样本320之前将光传递到漫射元件320。在图3F中，光系统303的光源也可分隔Δx，并且光系统303可与透镜317相距距离319。尽管图3F中所描绘的光看起来类似于图3D中的光，但是与在漫射元件320之后的非重叠远场角度相反，图3G的图306示出了在漫射元件320之后的重叠远场角度。

在图3G中，图306包括来自光源的分隔Δx的光束扩展质心326和327，这些光束扩展质心示出了光束沿着Θx的角间距。在一些示例中，光源之间的角间距(其为ΔΘ)可以是量Δx除以距离319的反正切。在图3G中，沿着Θx的ΔΘ漫射器大于ΔΘ，并且光束扩展也覆盖比因不使用漫射元件而产生的区域更大的区域。在图3G中，重叠远场图案可由穿过漫射元件320的光支配。

图4示出了光学系统中的示例性光学子系统。在图4中，光学系统400是示出了宽维度的光子组件的视图。图4至图8将示出了说明宽维度的光子组件的类似视图，并且将包括在光学系统内彼此类似地定位的部件。光学系统400可在光束形状的宽维度上或“条带”宽度中生成宽发射光束。类似于图2A和图2B，图4的光学系统400包括光子管芯415、输出耦合器450、光学子系统490和漫射元件435。

在一些示例中，光学子系统490是准直透镜阵列492和发散器阵列494。准直透镜阵列492可准直光以提供对发散器阵列494的光束方向的控制。发散器阵列494还可以是偏转阵列494，其中光可以适当角度偏转到漫射元件435，并且因此在本文中可被称为偏转和发散器阵列。尽管描述了光学子系统中的部件的具体示例，但是在光子组件中可使用任何适当的光学部件来实现针对漫射元件435并且入射于所测量的样本体积上的预定照明分布。

图5示出了光学系统中的示例性光学子系统。在图5中，光学系统500是示出了宽维度的部分光子组件的视图。类似于图2A和图2B，图5的光学系统500包括光子管芯515、输出耦合器550、光学子系统590和漫射元件535。光学子系统590是偏心透镜阵列。偏心透镜阵列590可以是组合了图2A的光学子系统的光学部件的功能性的单个光学元件。偏心透镜阵列590可大致组合准直透镜阵列和偏转棱镜阵列的功能性。偏心透镜阵列590包括一组透镜，该一组透镜相对于阵列中的每个透镜从公共轴偏心并且可将光转向漫射元件535。

图6示出了光学系统中的光学子系统的另一示例。类似于图5中的光学系统500，图6中的光学系统600是示出了宽维度的部分光子组件的视图。图6的光学系统600包括光子管芯615、输出耦合器650、光学子系统690和漫射元件635。

在图6的示例中，光学子系统690是偏心环形透镜阵列。偏心环形透镜阵列690可以是组合了图5的光学子系统的光学部件的功能性的单个光学元件。偏心环形透镜阵列690可大致组合准直透镜阵列和偏转和发散器阵列的功能性。偏心环形透镜阵列690可在光的照明分布的窄维度上准直光，并且可使用两个不同的焦距在宽维度上至少部分地准直光，并且还可在宽维度上将光束转向漫射元件635。

图7示出了光学系统中的光学子系统的另一示例。在图7的示例中，光学子系统790包括光子管芯715、输出耦合器750、柱面透镜阵列792和交叉柱面透镜阵列794。柱面透镜阵列792和交叉柱面透镜阵列794可组合准直阵列和偏转阵列的功能性。柱面透镜阵列792可在第一方向上准直光，并且不在第二方向上准直光。例如，柱面透镜阵列792可从光子管芯715接收光，并且该光可具有快轴和慢轴。快轴可具有比慢轴更快发散的光。在一些示例中，当使用柱面透镜阵列792来准直光时，柱面透镜阵列792可在快轴方向上具有短焦距。附加地，交叉柱面透镜阵列794可在第二方向上而不是在第一方向上准直光，并且交叉柱面透镜阵列794可在慢轴方向上具有更长的焦距。交叉柱面透镜阵列794可向样本735提供光。

图8示出了光学系统800中的光学子系统的另一示例。在图8的示例中，光学子系统890包括快轴准直器阵列892(例如，其可以是柱面阵列)和慢轴聚焦和转向阵列894。快轴准直器阵列892和慢轴聚焦和转向阵列894可组合图7的柱面透镜阵列和交叉柱面透镜阵列以及单透镜的功能性。快轴准直器阵列892可从具有快轴和慢轴的光子管芯815接收光。快轴准直器阵列892可沿着快轴而不是慢轴准直光。慢轴聚焦和转向阵列894可沿着慢轴聚焦光并且将光转向漫射元件835。尽管本文已经讨论了特定光学元件，但是可存在各种方式来实现入射于漫射器上和入射于所测量的样本体积上的适当照明分布。在一些示例中，可在光子管芯与所测量的样本体积之间使用附加光学元件。在一些示例中，光子组件可不包括漫射元件。在一些示例中，光束可在光子组件中折叠。在一些示例中，光束可分离，然后允许光束在角度和空间分布上扩展，然后将光束组合在一起。只要具有预定光束角度的照明分布和空间分布入射于漫射器上并且入射于所测量的样本体积上，可改变光子组件的其他部件，包括但不限于光子组件的光学部件、光学部件相对于彼此的定位、光源的数量、漫射元件的类型、它们的任何组合等。

图9示出了光学设备900的示例性框图，该光学设备在一些情况下可采取如参考图1至图8所描述的光学设备中的任一光学设备的形式。光学设备可包括处理器902、输入/输出(I/O)机构904(例如，输入/输出设备，诸如触摸屏、冠或按钮、输入/输出端口或触觉接口)、一个或多个光学单元906(例如，光子管芯，其可包括激光器二极管)、存储器908、传感器910(例如，光学感测系统)以及电源912(例如，可再充电电池)。处理器902可控制光学设备900的一些或所有操作。处理器902可直接或间接地与光学设备900的一些或所有部件通信。例如，系统总线或其他通信机构914可提供处理器902、I/O机构904、光学单元906、存储器908、传感器910和电源912之间的通信。

处理器902可被实现为能够处理、接收或传输数据或指令的任何电子设备。例如，处理器902可为微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或此类设备的组合。如本文所述，术语“处理器”意在涵盖单个处理器或处理单元、多个处理器、多个处理单元或一个或多个其他合适的计算元件。

应当指出的是，光学设备900的部件可由多个处理器控制。例如，光学设备900的选择部件(例如，传感器910)可由第一处理器控制并且光学设备900的其他部件(例如，光学单元906)可由第二处理器控制，其中第一处理器和第二处理器可以或可以不彼此通信。

I/O机构904可将数据传输到用户或另一电子设备和/或从用户或另一电子设备接收数据。I/O设备可包括显示器、触摸感测输入表面、一个或多个按钮(例如，图形用户界面“主页”按钮)、一个或多个相机、一个或多个麦克风或扬声器、一个或多个端口诸如麦克风端口和/或键盘。除此之外或另选地，I/O设备或端口可以经由通信网络诸如无线和/或有线网络连接发送电信号。无线和有线网络连接的示例包括但不限于蜂窝网络、Wi-Fi、蓝牙、IR和以太网连接。

存储器908可存储可由电子设备900使用的电子数据。例如，存储器908可存储电数据或内容，诸如例如音频文件和视频文件、文档和应用程序、设备设置和用户偏好、定时信号、控制信号以及数据结构或数据库。存储器908可被配置为任何类型的存储器。仅以举例的方式，存储器908可被实现为随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、可移动存储器、其他类型的存储元件或此类设备的组合。

光学设备900还可包括几乎被定位在光学设备900上的任何位置处的一个或多个传感器910。传感器910可被配置为感测一种或多种类型的参数，诸如但不限于压力、光、触摸、热、移动、相对运动、生物计量(例如，生物参数)等。例如，传感器910可包括热传感器、位置传感器、光或光学传感器、加速度计、压力换能器、陀螺仪、磁力仪、健康监测传感器等。此外，一个或多个传感器910可利用任何合适的感测技术，包括但不限于电容、超声波、电阻、光学、超声、压电和热感测技术。

电源912可用能够向光学设备900提供能量的任何设备来实现。例如，电源912可以是一个或多个电池或可再充电电池。附加地或另选地，电源912可以是将光学设备900连接到另一电源诸如壁装电源插座的电源连接器或电源线。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。它们并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。

虽然参照附图对公开的示例进行了全面的描述，但应注意，各种改变和修改对于本领域内的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，此类改变和修改被认为包括在由所附权利要求所限定的所公开的示例的范围内。

Claims (20)

1.一种光子组件，所述光子组件包括：

一组半导体光源，所述一组半导体光源中的每个半导体光源发射光；

一组输出耦合器，所述一组输出耦合器用于从所述一组半导体光源接收光；

光学子系统，所述光学子系统被定位成从所述一组输出耦合器接收所述光并且使所述光成形；和

漫射器，所述漫射器被配置为提供在样本上具有一组相干噪声状态中的相干噪声状态的所述光，其中：

所述漫射器操作以在至少第一位置与第二位置之间反复地移动；并且

通过在至少所述第一位置与所述第二位置之间反复地移动，所述漫射器减轻了相干噪声。

2.根据权利要求1所述的光子组件，其中：

一组相移器，所述一组相移器被定位成将光传输到所述一组输出耦合器中的每个输出耦合器并且生成解相干光；

由所述一组半导体光源发射的所述光在离开所述一组半导体光源时的光束扩展在1微米与5微米之间，并且

在入射于样本上时，离开所述漫射器的光束扩展在2mm至4mm的范围内。

3.根据权利要求1所述的光子组件，其中所述光学子系统包括：

准直阵列，所述准直阵列被定位成从所述一组输出耦合器接收所述光；和

偏转棱镜阵列，所述偏转棱镜阵列被定位成从所述准直阵列接收所述光。

4.根据权利要求1所述的光子组件，其中所述光学子系统包括：

准直阵列，所述准直阵列被定位成从所述一组输出耦合器接收所述光；和

发散器阵列，所述发散器阵列被定位成从所述准直阵列接收所述光。

5.根据权利要求1所述的光子组件，其中所述光学子系统包括偏心环形透镜阵列，所述偏心环形透镜阵列被定位成从所述一组输出耦合器接收所述光。

6.根据权利要求1所述的光子组件，其中所述光学子系统包括：

柱面透镜阵列，所述柱面透镜阵列被定位成从所述一组输出耦合器接收所述光，和

交叉柱面透镜阵列，所述交叉柱面透镜阵列被定位成从所述柱面透镜阵列接收所述光。

7.根据权利要求1所述的光子组件，其中所述漫射器被配置为向所述样本提供八度乘八度光束中的漫射光。

8.一种光学系统，所述光学系统包括：

一组半导体光源，所述一组半导体光源用于发射具有多个光束的光；

一组输出耦合器，所述一组输出耦合器用于从所述一组半导体光源接收所述光；和

可移动漫射元件，所述可移动漫射元件被配置为：

从一组光耦合器接收所述光；

移动到所述一组输出耦合器中的每个输出耦合器的一组位置，以提供对应于所述一组输出耦合器中的每个输出耦合器的一组不同的相干噪声状态，以及

限定入射于样本上的照明分布。

9.根据权利要求8所述的光学系统，所述光学系统还包括：

光学子系统，所述光学子系统被配置为从所述一组输出耦合器接收所述光；和

一组相移器，所述一组相移器用于对所述光进行解相干，其中由所述一组输出耦合器接收到的所述多个光束中的每个光束由所述一组相移器中的对应相移器解相干，并且

所述一组位置中的每个位置是能够重复的。

10.根据权利要求8所述的光学系统，所述光学系统还包括：

频率调制器，所述频率调制器用于对由所述一组输出耦合器提供的所述光进行解相干。

11.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述可移动漫射元件是圆形漫射器。

12.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述照明分布至少部分地基于从所述光学子系统接收到的光的角度间距。

13.根据权利要求8所述的光学系统，其中所述照明分布至少部分地基于入射于所述漫射器上的光的总角度范围。

14.根据权利要求8所述的光学系统，其中由所述一组半导体光源中的每个光源发射的所述光是不同波长。

15.一种用于减轻相干噪声的方法，所述方法包括：

从一组光源发射解相干光；

在生成期望照明分布的光学子系统处接收所述解相干光；以及

对于从所述一组光源中的每个光源接收到的每个光束，使用具有相干噪声特有漫射器状态的可移动漫射器来漫射所述解相干光的所述期望照明分布。

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述照明分布至少部分地基于从所述光学子系统接收到的光的角度间距；

所述相干噪声特有漫射器状态对于每个光束是能够重复的；以及

入射于所述漫射器上的光的总角度范围。

17.根据权利要求15所述的方法，其中发射所述解相干光包括在离开所述一组光源时生成小于4微米的光束扩展。

18.根据权利要求17所述的方法，其中漫射所述解相干光包括在入射于样本上时生成小于3.2mm的光束扩展。

19.根据权利要求15所述的方法，其中发射所述解相干光包括使所述解相干光相移。

20.根据权利要求15所述的方法，其中：

所述一组光源中的每个光源发射彼此不同的波长，并且

漫射所述解相干光包括生成一组相干噪声视图，其中针对每个波长生成相同相干噪声视图。

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