ES2525113T3 - Sistema para tomografía de coherencia óptica - Google Patents

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Abstract

Sistema para tomografía de coherencia óptica con un interferómetro de Linnik (20), que presenta - un divisor de haz (24), un reflector (25), un brazo de iluminación (21), un brazo de muestra (22), un brazo de salida (27) y un brazo de referencia (23), donde en el interferómetro (20) se acopla a través del brazo de iluminación (21) luz, la cual es dividida por el divisor de haz (24) en un haz parcial que transcurre en dirección del reflector (25) a través del brazo de referencia (23) y en un haz parcial que transcurre en dirección de la muestra (1) a través del brazo de muestra (22), los haces parciales son reflejados respectivamente por el reflector (25) y la muestra (1) y los haces parciales reflejados se superponen en el divisor de haz (24) en otro haz parcial en el brazo de salida (27), cuya luz puede ser captada por un detector (30), donde el brazo de salida (27) presenta al menos un elemento óptico (47) y junto con un objetivo de muestra (41) constituye una óptica de muestra (41, 47) para generar una imagen de la muestra (1) con una apertura numérica, en particular un ángulo de aceptación, y constituye junto con un objetivo de referencia (46) una óptica de referencia (46, 47), donde el brazo de iluminación (21) presenta al menos un elemento óptico (48) y junto con el objetivo de muestra (41) constituye una óptica de iluminación (41, 48) para la iluminación de la muestra (1) con una apertura numérica, en particular un ángulo de divergencia de un cono de iluminación, caracterizado porque las ópticas de muestra y de referencia son telecéntricas y la apertura numérica, en particular el ángulo de divergencia del cono de iluminación, de la óptica de iluminación es menor que la apertura numérica, en particular el ángulo de aceptación, de la óptica de muestra.

Description

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E11002234
28-11-2014
realizar diversas distancias y caminos ópticos p resp. r de los objetivos de muestra y de referencia 41 resp. 46 al segundo divisor de haz 24. En el ejemplo representado, con ello se puede colocar el objetivo de muestra 41 a una distancia p cerca del segundo divisor de haz 24, con lo que se pueden realizar pequeños diámetros de las lentes 42 con un gran rendimiento lumínico. Al mismo tiempo, el objetivo de referencia 46 puede colocarse a una distancia notablemente mayor r (r > p) del segundo divisor de haz 24, con lo que se posibilita un doblez del segundo interferómetro 20, en el que los brazos de referencia y de iluminación 23 resp. 21 están inclinados respectivamente en 90º respecto a su posición en un interferómetro de Linnik no doblado (cfr. Fig. 8) y con ello transcurren paralelos al brazo de muestra 22.
De este modo se consigue una forma muy delgada del cabezal de medición y al mismo tiempo se garantiza que la imagen sobre el detector 30 producida por las ópticas de referencia y de muestra sea igual de grande y esté bien superpuesta en todas las profundidades de escaneo.
Con la realización anteriormente descrita del objetivo de referencia 46 se compensa una parte del camino óptico necesario para el doblez. El objetivo de referencia 46 por tanto es ópticamente más corto que el objetivo de muestra
41. Con ello, la realización del primer interferómetro 10 es más sencilla, dado que así ambos brazos de interferómetro del primer interferómetro 10 no tienen que diferenciarse tanto entre sí para cumplir la condición de coherencia para que se produzca la interferencia.
La diferencia de las longitudes de camino óptico en los brazos de referencia y de muestra 23 resp. 22 es preferiblemente al menos el doble de grande que la profundidad de escaneo máxima Tm (ver Fig. 3 a) y b)). La profundidad de escaneo máxima óptica Tm indica hasta qué profundidad por debajo de la superficie de la muestra 1 se cumple la condición de coherencia para que se produzca una interferencia y se obtengan patrones de interferencia correspondientes. Con ello se garantiza una asignación inequívoca y sencilla de la posición del espejo de referencia 12 en el primer interferómetro 10 para una profundidad determinada en la muestra 1.
7. Premodulación monomodo y fibras multimodo
Con el diseño preferido aquí del primer interferómetro 10 en la llamada óptica de haz libre, sería necesario, con un uso de las fuentes de luz espacialmente de corta longitud de coherencia o incoherentes empleadas habitualmente, un objetivo relativamente costoso en el área de la salida 8 del primer interferómetro 10 para acoplar lo más eficientemente posible la luz emitida en el primer conductor de luz 17 y evitar pérdidas de luz en este proceso. Con ello no solo se limitaría la estructura óptica del segundo interferómetro 20, que debe diseñarse lo más compacto posible para aplicaciones endoscópicas, sino también la estructura de la óptica del primer interferómetro 10. Asimismo, un aumento de la potencia lumínica necesario en su caso está limitado con las fuentes de luz espacialmente de corta longitud de coherencia o incoherentes empleadas habitualmente.
Para evitar estas desventajas, en el presente sistema OCT se emplean como fuente de luz 15 una o varias fuentes de luz monomodo respectivamente con alta coherencia espacial, como p.ej. diodos superluminiscentes (SLED), láseres de pulsos cortos o láseres supercontinuos. La luz 14 de la fuente de luz 15 se acopla en el primer interferómetro 10, transmitiendose únicamente el llamado modo gaussiano, que corresponde a un solo modo (monomodo). Únicamente tras el paso del primer interferómetro 10 se destruye la coherencia espacial de la luz 14 acoplada, acoplando la luz en la salida 8 del primer interferómetro 10 en el primer conductor de luz 17, que presenta una fibra multimodo muy larga.
Una fibra multimodo es una fibra cuya apertura numérica y diámetro del núcleo permiten que con una longitud de onda determinada de la luz no solo se pueda configurar un modo de fibra, sino que se pueden utilizar muchos modos de fibra diferentes. Si una fibra es una fibra monomodo o fibra multimodo, se puede evaluar con el llamado índice V:
π
V = imagen14 ⋅ d ⋅ NA
β
donde λ es la longitud de onda de la luz acoplada en la fibra, d el diámetro del núcleo de la fibra y NA la apertura numérica de la fibra. La longitud de onda λ de la luz acoplada en la fibra es aquí preferiblemente idéntica a la longitud de onda media λ0 de la luz 14 acoplada en el primer interferómetro 10. Si el índice V es mayor a 2,4, se trata de una fibra multimodo.
La fibra multimodo preferiblemente empleada en el primer conductor de luz 17 presenta longitudes típicas del orden de magnitud de unos 100 m y está preferiblemente enrollada en su mayor parte en una bobina, como se indica en la Fig. 1. El diámetro del núcleo de la fibra multimodo está preferiblemente entre aprox. 200 µm y aprox. 400 µm.
La fibra multimodo muy larga, fina y preferiblemente enrollada puede combinarse en el primer conductor de luz 17 de manera opcional con una fibra relativamente corta y gruesa (no representada), cuyo diámetro esté en el rango de aprox. un milímetro y su longitud en el rango de metros.
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