RU2292531C2 - Device for applying elastic polarization spectroscopy - Google Patents

Device for applying elastic polarization spectroscopy Download PDF

Info

Publication number
RU2292531C2
RU2292531C2 RU2005109735/28A RU2005109735A RU2292531C2 RU 2292531 C2 RU2292531 C2 RU 2292531C2 RU 2005109735/28 A RU2005109735/28 A RU 2005109735/28A RU 2005109735 A RU2005109735 A RU 2005109735A RU 2292531 C2 RU2292531 C2 RU 2292531C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
optical fiber
fiber
divider
polarization
Prior art date
Application number
RU2005109735/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005109735A (en
Inventor
ков Алексей Викторович М (RU)
Алексей Викторович Мяков
Владислав Антониевич Каменский (RU)
Владислав Антониевич Каменский
Original Assignee
ООО "Нижегородский Лазерный Центр"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Нижегородский Лазерный Центр" filed Critical ООО "Нижегородский Лазерный Центр"
Priority to RU2005109735/28A priority Critical patent/RU2292531C2/en
Publication of RU2005109735A publication Critical patent/RU2005109735A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2292531C2 publication Critical patent/RU2292531C2/en

Links

Abstract

FIELD: medical engineering.
SUBSTANCE: device has polarization-retaining optical fiber enabling collection and delivery of radiation scattered on an object to be conducted with single fiber. The device has broadband linear polarized radiation source. Optical fiber divider is available between optical fiber segment usable for illuminating object under study and probe. The divider is connected to optical fiber segment usable for transmitting scattered radiation from the object under study. The segment is connected in its turn to radiation receiver by means of polarizing optical fiber divider having two fiber output channels for orthogonal polarization components. The optical fiber segment usable for illuminating object under study and placed between the broadband linear polarized radiation source and optical fiber divider, probe and the optical fiber segment usable for transmitting scattered radiation from the object under study from the optical fiber divider to polarizing optical fiber divider are manufactured from polarization-retaining optical fiber oriented in a way that one of its own orthogonal modes coincides with broadband radiation source polarization.
EFFECT: high accuracy of measurements; reduced probe thickness allowing intracavitary examination to be carried out.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинской диагностике, и может быть использовано для исследования покровных тканей, в том числе и для исследования слизистых и серозных оболочек внутренних органов.The invention relates to medicine, in particular to medical diagnostics, and can be used to study integumentary tissues, including the study of mucous and serous membranes of internal organs.

В последнее время в связи с бурным развитием оптических технологий наблюдается их активное проникновение и применение в медицине. Появляются и развиваются новые методы, исследующие различные оптические характеристики биоткани. С точки зрения ранней диагностики раковых заболеваний слизистых основной интерес представляют изменения, протекающие в поверхностном (эпителиальном) слое биоткани. Для анализа этих изменений можно использовать спектральные зависимости упруго рассеянного излучения от эпителия. Существенной проблемой в данном случае является выделение рассеяния от эпителия на мощном диффузном фоне, приходящем из стромы. Анализ спектральной зависимости выделенной упругой компоненты рассеяния от эпителия позволяет определять, например, плотность и характерные размеры ядер клеток эпителия. С другой стороны, существуют заболевания (например, склеродермия), которые протекают с существенными изменениями в строме. Следовательно, в данном случае необходимо выделять и анализировать рассеяние от стромы. Таким образом, существует задача и ряд методов для регистрации, разделения и последующего анализа рассеянного излучения от эпителия и стромы. Данная информация может быть непосредственно использована для диагностических целей. С технической точки зрения оптические схемы практических реализации этих методов могут включать как дискретные, так и волоконно-оптические элементы для передачи и сбора излучения.Recently, in connection with the rapid development of optical technologies, their active penetration and application in medicine have been observed. New methods are emerging and developing that investigate the various optical characteristics of biological tissue. From the point of view of early diagnosis of cancer of the mucous membranes, the main interest is the changes occurring in the surface (epithelial) layer of biological tissue. To analyze these changes, one can use the spectral dependences of elastically scattered radiation on the epithelium. A significant problem in this case is the allocation of scattering from the epithelium against a powerful diffuse background coming from the stroma. An analysis of the spectral dependence of the selected elastic scattering component on the epithelium allows one to determine, for example, the density and characteristic sizes of the nuclei of epithelial cells. On the other hand, there are diseases (for example, scleroderma) that occur with significant changes in the stroma. Therefore, in this case, it is necessary to isolate and analyze scattering from the stroma. Thus, there is a task and a number of methods for registration, separation and subsequent analysis of scattered radiation from the epithelium and stroma. This information can be directly used for diagnostic purposes. From a technical point of view, optical schemes for the practical implementation of these methods can include both discrete and fiber-optic elements for transmitting and collecting radiation.

Известно устройство для оптического измерения характеристик биоткани в волоконно-оптическом исполнении (патент US 6091984, МПК7 А 61 В 5/00, опубл. 18.07.2000), включающее в себя широкополосный источник излучения, волоконно-оптический зонд, состоящий из двух волокон: одно для подсветки, другое для сбора рассеянного от ткани излучения, детекторную систему для приема излучения, компьютер для хранения, обработки и вывода спектра на экран. Когда излучение попадает в эпителиальный слой биоткани, часть его рассеивается клетками эпителия, остальная часть распространяется в более глубокие слои, где оно претерпевает многократное рассеяние. Не поглощенное биотканью и рассеянное назад излучение возвращается на поверхность биоткани. Таким образом, вышедшее излучение кроме информации об эпителии содержит большой фон. Этот фон теоретически рассчитывается и вычитается из общего излучения. Недостатком данного устройства является то, что при теоретическом расчете не учитываются индивидуальные свойства биоткани, а используются известные справочные значения. Полученные результаты нельзя считать точными, полностью учитывающими влияние фона и специфические характеристики объекта.A device for optical measurement of the characteristics of biological tissue in fiber-optic design (patent US 6091984, IPC 7 A 61 5/00, publ. July 18, 2000), including a broadband radiation source, a fiber optic probe, consisting of two fibers: one for illumination, another for collecting radiation scattered from tissue, a detection system for receiving radiation, a computer for storing, processing and displaying the spectrum on the screen. When the radiation enters the epithelial layer of the biological tissue, part of it is scattered by the epithelial cells, the rest is distributed into the deeper layers, where it undergoes multiple scattering. Not absorbed by biological tissue and backscattered radiation returns to the surface of biological tissue. Thus, the emitted radiation, in addition to information about the epithelium, contains a large background. This background is theoretically calculated and subtracted from the total radiation. The disadvantage of this device is that the theoretical calculation does not take into account the individual properties of biological tissue, but uses well-known reference values. The obtained results cannot be considered accurate, fully taking into account the influence of the background and the specific characteristics of the object.

Известно устройство для рассеивающей поляризационной спектроскопии биоткани (патент US 6404497, МПК7 G 01 J 4/00, опубл. 11.06.2002), использующее поляризованное излучение для измерения характеристик биоткани. Используется широкополосный источник, излучение которого направляется посредством воздушно-оптической системы через поляризатор и делитель луча на биоткань. Рассеянное от биоткани излучение, поляризованное в двух ортогональных плоскостях, проходя через делитель луча, направляется на поляризационный делитель луча, после которого взаимно перпендикулярные компоненты поступают на два канала спектрографа. Так как эпителий оптически тонок, то, проходя через него, излучение однократно рассеивается, не изменяя поляризации. Проходя в строму, излучение подвергается многократному рассеянию и деполяризуется, в результате чего содержащаяся в отраженном от стромы излучении компонента той же поляризации, что и исходное излучение, и ей перпендикулярная компонента равны. Поэтому, вычитая из компоненты излучения с первоначальной поляризацией компоненту, пришедшую с перпендикулярной поляризацией, получают информацию об интересующем эпителиальном слое.A device for scattering polarizing spectroscopy of biological tissue (patent US 6404497, IPC 7 G 01 J 4/00, publ. 11.06.2002), using polarized radiation to measure the characteristics of biological tissue. A broadband source is used, the radiation of which is directed by an air-optical system through a polarizer and a beam splitter to biological tissue. The radiation scattered from the biological tissue, polarized in two orthogonal planes, passing through the beam splitter, is sent to the polarizing beam splitter, after which the mutually perpendicular components enter the two channels of the spectrograph. Since the epithelium is optically thin, passing through it, the radiation is scattered once, without changing the polarization. Passing into the stroma, the radiation undergoes multiple scattering and depolarizes, as a result of which the component of the same polarization contained in the radiation reflected from the stroma as the original radiation, and its perpendicular component are equal. Therefore, by subtracting from the radiation component with the initial polarization the component that came with perpendicular polarization, information is obtained about the epithelial layer of interest.

В отличие от предыдущего, в данном известном устройстве использование поляризованного излучения позволяет убрать фон нижележащих слоев из общего излучения, то есть компонента от эпителия получается непосредственно из измерений, а не вычисляется теоретически. Однако воздушно-оптическое исполнение данного устройства неудобно для широкого применения в медицинской диагностике, так как требует точной настройки каждого элемента устройства и соблюдения особых условий окружающей среды. Данное исполнение также исключает возможность исследования тканей внутри тела из-за невозможности совмещения с эндоскопическим оборудованием.Unlike the previous one, in this known device the use of polarized radiation allows you to remove the background of the underlying layers from the total radiation, that is, the component from the epithelium is obtained directly from the measurements, and not theoretically calculated. However, the air-optical design of this device is inconvenient for widespread use in medical diagnostics, since it requires precise adjustment of each element of the device and compliance with special environmental conditions. This design also excludes the possibility of examining tissues within the body due to the impossibility of combining with endoscopic equipment.

Известно другое исполнение данного устройства, в котором излучение передается по оптическим волокнам. Одно оптическое волокно используется для подсветки исследуемой биоткани и шесть оптических волокон - для сбора рассеянного излучения. Однако большое количество оптических волокон для передачи и сбора излучения также не позволяет с его помощью проводить внутриполостные исследования.Another embodiment of this device is known in which radiation is transmitted through optical fibers. One optical fiber is used to illuminate the studied biological tissue and six optical fibers are used to collect scattered radiation. However, a large number of optical fibers for transmitting and collecting radiation also does not allow using it to conduct intracavitary studies.

Ближайшим аналогом разработанного устройства является устройство для упругой поляризационной отражательной спектроскопии, используемое в медицинской диагностике тканей, известное по патенту US 6639674, МПК7 G 01 J 4/00, А 61 В 5/00, опубл. 28.10.2003. Устройство содержит широкополосный импульсный источник излучения, оптически соединенный посредством системы линз с изотропным оптическим волокном, используемым для подсветки исследуемого образца и являющимся центральным волокном зонда. При этом зонд включает в себя еще два изотропных оптических волокна для сбора рассеянного образцом излучения. На торцы волокон приклеены два кусочка поляризационной пленки, ориентированных взаимно перпендикулярно, что позволяет обеспечивать подсветку исследуемого образца поляризованным излучением и осуществлять сбор рассеянного излучения в двух ортогональных поляризациях. Волокна для сбора излучения выполнены с возможностью поочередного подключения к приемнику излучения. В качестве приемника излучения используется спектрограф, соединенный с матрицей фотодетекторов, выход которой через АЦП соединен с компьютером.The closest analogue of the developed device is a device for elastic polarizing reflective spectroscopy used in medical tissue diagnostics, known according to the patent US 6639674, IPC 7 G 01 J 4/00, A 61 V 5/00, publ. 10.28.2003. The device contains a broadband pulsed radiation source, optically coupled through a lens system to an isotropic optical fiber used to illuminate the test sample and which is the central fiber of the probe. In this case, the probe includes two more isotropic optical fibers for collecting the radiation scattered by the sample. Two pieces of a polarizing film oriented mutually perpendicularly are glued to the ends of the fibers, which makes it possible to provide illumination of the test sample with polarized radiation and to collect the scattered radiation in two orthogonal polarizations. The fibers for collecting radiation are made with the possibility of alternately connecting to a radiation receiver. As a radiation receiver, a spectrograph is used, connected to a photodetector array, the output of which is connected to a computer through an ADC.

В отличие от предыдущего устройства в данном устройстве число волокон уменьшено до трех: одно волокно для подсветки и два для сбора двух взаимно перпендикулярных поляризационных компонент. Однако толщина зонда из трех волокон делает невозможным проведение внутриполостных исследований. Более того, поскольку в данном устройстве подсветка и сбор излучения осуществляются тремя разными волокнами, то в результате области подсветки и сбора излучения не совпадают. К тому же параллельная и перпендикулярная компоненты излучения собираются разными волокнами, то есть из разных областей, поэтому информация об эпителии, которая получается в результате вычитания одной компоненты принятого излучения из другой, не является достаточно точной.Unlike the previous device, in this device the number of fibers is reduced to three: one fiber for illumination and two for collecting two mutually perpendicular polarizing components. However, the thickness of the probe of three fibers makes it impossible to conduct intracavitary studies. Moreover, since in this device the illumination and collection of radiation are carried out by three different fibers, as a result, the areas of illumination and collection of radiation do not coincide. In addition, the parallel and perpendicular components of the radiation are collected by different fibers, that is, from different areas, so the information about the epithelium, which is obtained by subtracting one component of the received radiation from another, is not accurate enough.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка устройства упругой поляризационной спектроскопии, обеспечивающего более точный сбор информации с интересующей области объекта исследований и уменьшение толщины его зонда до размеров, позволяющих проводить внутриполостные исследования.The problem to which the present invention is directed is the development of an elastic polarization spectroscopy device that provides more accurate collection of information from the area of interest of the object of study and reduces the thickness of its probe to sizes that allow for intracavitary studies.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработанное устройство упругой поляризационной спектроскопии так же, как и ближайший аналог, содержит широкополосный источник излучения, участок оптического волокна, используемый для подсветки исследуемого объекта, и зонд, выполненный из оптического волокна. Также устройство содержит участок оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения, приемник излучения, подключенный через АЦП к компьютеру.The specified technical result is achieved due to the fact that the developed device for elastic polarization spectroscopy, like the closest analogue, contains a broadband radiation source, a portion of the optical fiber used to illuminate the object under study, and a probe made of optical fiber. The device also contains a section of optical fiber for transmitting radiation scattered from the studied object, a radiation receiver connected via a ADC to a computer.

Новым в разработанном устройстве является то, что в качестве широкополосного источника излучения использован широкополосный источник линейно поляризованного излучения, между участком оптического волокна, используемым для подсветки исследуемого объекта, и зондом введен волоконно-оптический делитель, соединенный с участком оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения, который в свою очередь посредством поляризационного волоконно-оптического делителя с двумя волоконными выходами для ортогональных поляризационных компонент излучения соединен с приемником излучения, при этом участок оптического волокна, используемый для подсветки исследуемого объекта, расположенный между широкополосным источником излучения и волоконно-оптическим делителем, зонд и участок оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения с волоконно-оптического делителя на поляризационный волоконно-оптический делитель выполнены из поляризационно-сохраняющего волокна, ориентированного таким образом, что одна из его собственных ортогональных мод совпадает с поляризацией широкополосного источника излучения.New in the developed device is that a broadband source of linearly polarized radiation is used as a broadband radiation source, a fiber-optic divider connected to the optical fiber section for transmitting diffuse from the studied object is introduced between the optical fiber section used to illuminate the object under study radiation, which in turn is through a polarizing fiber optic divider with two fiber outputs for orthogonal the polarization component of the radiation is connected to the radiation receiver, while the portion of the optical fiber used to illuminate the test object, located between the broadband radiation source and the fiber-optic divider, the probe and the portion of the optical fiber to transmit the radiation scattered from the test object from the fiber-optic divider to the polarization fiber-optic divider made of polarization-preserving fiber, oriented in such a way that one of its own orthogonal modes coincides with the polarization of a broadband radiation source.

В первом частном случае реализации устройство упругой поляризационной спектроскопии включает в качестве волоконно-оптического делителя четырехпортовый волоконно-оптический делитель, в неиспользуемый порт которого поступает часть поляризованного излучения от широкополосного источника, а другая часть излучения через другой порт поступает на исследуемый объект.In the first particular case of implementation, the device of elastic polarization spectroscopy includes a four-port fiber-optic divider as a fiber optic divider, into the unused port of which part of the polarized radiation from a broadband source enters, and the other part of the radiation through another port enters the object under study.

Во втором частном случае реализации устройство упругой поляризационной спектроскопии включает в качестве приемника излучения два одноканальных спектрографа.In the second particular case of implementation, the device of elastic polarizing spectroscopy includes two single-channel spectrographs as a radiation receiver.

На чертеже представлена общая схема реализации устройства упругой поляризационной спектроскопии.The drawing shows a General diagram of a device for elastic polarization spectroscopy.

Устройство в общем случае реализации содержит широкополосный источник 1 линейно поляризованного изучения, волоконно-оптический делитель 2, зонд 3, поляризационный волоконно-оптический делитель 4, приемник излучения 5, подключенный через АЦП 6 к компьютеру 7. На конце зонда 3, обращенном к исследуемому объекту 8, может находиться линзовая система 9. Участок оптического волокна, используемый для подсветки исследуемого объекта, расположенный между широкополосным источником 1 излучения и волоконно-оптическим делителем 2, зонд 3, участок оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта 8 излучения с волоконно-оптического делителя на поляризационный волоконно-оптический делитель 4 выполнены из поляризационно-сохраняющего волокна 10, ориентированного таким образом, что одна из его собственных ортогональных мод совпадает с поляризацией широкополосного источника 1 излучения.The device in the General implementation case contains a broadband linearly polarized study source 1, a fiber optic divider 2, a probe 3, a polarizing fiber optic divider 4, a radiation receiver 5 connected through an ADC 6 to a computer 7. At the end of the probe 3 facing the object under study 8, there may be a lens system 9. The optical fiber section used to illuminate the object under study, located between the broadband radiation source 1 and the fiber optic divider 2, probe 3, the optical section th fiber to transmit the scattered radiation from the test object 8 with the fiber-optic polarization splitter on the fiber optic splitter 4 made of polarization-preserving fiber 10 is oriented so that one of its own coincides with the orthogonal polarization modes of a broadband radiation source 1.

В конкретной реализации устройства упругой поляризационной спектроскопии для получения линейно поляризованного излучения и совмещения его плоскости поляризации с одной из ортогональных осей поляризационно-сохраняющего волокна 10 были использованы широкополосный источник излучения D-930 Broadlighter производства Superlumdiodes Ltd, г.Москва, Россия, поляризатор Oz Optics FOP-11-11-980-6/125-S-P-40-XX-3-1 и управитель поляризации FPC-100 производства Oz Optics Ltd, США. Также в данной реализации устройства были использованы в качестве поляризационного волоконно-оптического делителя 4 поляризационный волоконно-оптический делитель Oz Optics Ltd, FOBS-12P-111-6/125-PSS-1000-PBS-40-XXX-1-2, а в качестве поляризационно-сохраняющего волокна 10 волокно Fujikura SM98-PS-U25A.In a specific implementation of an elastic polarization spectroscopy device to obtain linearly polarized radiation and to combine its plane of polarization with one of the orthogonal axes of the polarization-preserving fiber 10, a broadband radiation source D-930 Broadlighter manufactured by Superlumdiodes Ltd, Moscow, Russia, an Oz Optics FOP polarizer was used -11-11-980-6 / 125-SP-40-XX-3-1 and polarization controller FPC-100 manufactured by Oz Optics Ltd, USA. Also, in this implementation, the devices were used as a polarizing fiber-optical divider 4 polarizing fiber-optical divider Oz Optics Ltd, FOBS-12P-111-6 / 125-PSS-1000-PBS-40-XXX-1-2, and in as polarization-preserving fiber 10 fiber Fujikura SM98-PS-U25A.

В первом частном случае реализации устройства упругой поляризационной спектроскопии в качестве волоконно-оптического делителя 2 использован четырехпортовый волоконно-оптический делитель Oz Optics Ltd, FOBS-22P-1111-6/125-PPPP-1000-50/50-40-XXXX-1-1. Также в качестве волоконно-оптического делителя 2 может использоваться трехпортовый волоконно-оптический делитель, например, Oz Optics Ltd, FOBS-12P-111-6/125-PPP-1000-50/50-60-XXX-1-1.In the first particular case of the implementation of an elastic polarization spectroscopy device, a four-port fiber optic divider Oz Optics Ltd, FOBS-22P-1111-6 / 125-PPPP-1000-50 / 50-40-XXXX-1- was used as a fiber optic divider 2 one. Also, a three-port fiber optic splitter, for example, Oz Optics Ltd, FOBS-12P-111-6 / 125-PPP-1000-50 / 50-60-XXX-1-1, can be used as fiber optic splitter 2.

Во втором частном случае реализации устройства упругой поляризационной спектроскопии в качестве приемника излучения 5 использованы два одноканальных спектрографа Ocean Optics Inc USB 2000 Miniature Fiber Optic Spectrometer. Также в качестве приемника излучения 5 может использоваться один двухканальный спектрограф, например Ocean Optics Inc MC-2000-2.In the second particular case of the implementation of an elastic polarization spectroscopy device, two single-channel Ocean Optics Inc USB 2000 Miniature Fiber Optic Spectrometer spectrographs were used as radiation detector 5. Also, as a radiation detector 5, one single-channel spectrograph can be used, for example, Ocean Optics Inc MC-2000-2.

Разработанное устройство упругой поляризационной спектроскопии, представленное на чертеже, работает следующим образом.The developed device for elastic polarization spectroscopy, presented in the drawing, operates as follows.

Линейно поляризованное излучение, поляризация которого совпадает с одной из собственных ортогональных мод поляризационно-сохраняющего волокна 10, от широкополосного источника 1 излучения по участку поляризационно-сохраняющего оптического волокна 10, используемому для подсветки исследуемого объекта 8, попадает в волоконно-оптический делитель 2 и через него по зонду 3 попадает на исследуемый объект 8. Рассеянное от исследуемого объекта 8 излучение содержит две взаимно перпендикулярные поляризационные компоненты, которые по зонду 3 передаются на волоконно-оптический делитель 2, с которого поляризованное излучение передается на поляризационный волоконно-оптический делитель 4, проходя через который поляризационные компоненты разделяются согласно их поляризации. Каждая поляризационная компонента через свой вход поступает на приемник излучения 5, показания которого через АЦП 6 передаются в компьютер 7, где данные хранятся, анализируются и выводятся на экран.Linearly polarized radiation, the polarization of which coincides with one of the orthogonal modes of the polarization-preserving fiber 10, from the broadband radiation source 1 over the portion of the polarization-preserving optical fiber 10, used to illuminate the object under study 8, enters and through the optical fiber divider 2 through the probe 3 gets to the studied object 8. The radiation scattered from the studied object 8 contains two mutually perpendicular polarizing components, which transmit through the probe 3 They are transmitted to the fiber optic divider 2, from which the polarized radiation is transmitted to the polarization fiber optic divider 4, passing through which the polarization components are separated according to their polarization. Each polarizing component through its input goes to the radiation receiver 5, the readings of which are transmitted through the ADC 6 to computer 7, where the data is stored, analyzed and displayed on the screen.

Таким образом, использование одного и того же поляризационно-сохраняющего волокна 10 для подсветки и сбора информации от исследуемого объекта 8 позволяет уменьшить толщину зонда 3 и обеспечить точный сбор информации с интересующей области объекта исследований, то есть позволяет решить поставленную задачу.Thus, the use of the same polarization-preserving fiber 10 for highlighting and collecting information from the studied object 8 allows to reduce the thickness of the probe 3 and to ensure accurate collection of information from the area of interest of the research object, that is, it allows to solve the problem.

Особенностью работы предлагаемого устройства, описанного в п.2 формулы, является то, что излучение от широкополосного источника 1 по участку поляризационно-сохраняющего оптического волокна 10, используемого для подсветки исследуемого объекта 8, попадает в первый порт четырехпортового волоконно-оптического делителя 2. Часть поляризованного излучения попадает в неиспользуемый второй порт четырехпортового волоконно-оптического делителя 2, торец волокна которого скалывается под углом, чтобы исключить отражение. Другая часть поляризованного излучения через третий порт четырехпортового волоконно-оптического делителя 2 по зонду 3 попадает на исследуемый объект 8. Рассеянное от исследуемого объекта 8 излучение содержит две взаимно перпендикулярные поляризационные компоненты, которые по зонду 3 передаются на третий порт четырехпортового волоконно-оптического делителя 2, с которого поляризованное излучение передается через четвертый порт на поляризационный волоконно-оптический делитель 4. Далее работа данного варианта разработанного устройства совпадает с работой устройства по п.1 формулы, описанной выше. Также неиспользуемый второй порт можно использовать для контроля мощности и спектрального состава излучения, попадающего на исследуемый объект 8.A feature of the operation of the proposed device described in claim 2 of the formula is that the radiation from the broadband source 1 over the portion of the polarization-preserving optical fiber 10 used to illuminate the object under study 8 enters the first port of the four-port fiber-optic divider 2. Part of the polarized radiation enters the unused second port of the four-port fiber-optic splitter 2, the fiber end of which is chipped off at an angle to prevent reflection. Another part of the polarized radiation through the third port of the four-port fiber-optic divider 2 through the probe 3 gets to the studied object 8. The radiation scattered from the studied object 8 contains two mutually perpendicular polarization components, which are transmitted through the probe 3 to the third port of the four-port fiber-optic divider 2, from which the polarized radiation is transmitted through the fourth port to the polarizing fiber-optic divider 4. Next, the operation of this version of the developed device with coincides with the operation of the device according to claim 1 of the formula described above. Also, an unused second port can be used to control the power and spectral composition of the radiation incident on the studied object 8.

Во втором частном случае реализации устройства упругой поляризационной спектроскопии по п.3 его работа совпадает с работой устройства по п.1 до того, как разделенные в поляризационном волоконно-оптическом делителе 4 поляризационные компоненты поступают на два одноканальных спектрографа, показания которых через АЦП 6 передаются в компьютер 7. Таким образом, использование двух одноканальных спектрографов позволяет одновременно принимать поляризационные компоненты в отличие от аналога, в котором использовался один одноканальный спектрограф.In the second particular case of the implementation of the device of elastic polarizing spectroscopy according to claim 3, its operation coincides with that of the device according to claim 1 before the polarization components separated in the polarizing fiber-optical divider 4 arrive at two single-channel spectrographs, the readings of which are transmitted through ADC 6 to computer 7. Thus, the use of two single-channel spectrographs allows the simultaneous reception of polarization components, in contrast to the analogue in which one single-channel spectrograph was used raf.

Область применения разработанного устройства может быть весьма широкой благодаря более высокой точности по сравнению с аналогами. К тому же существенное уменьшение толщины зонда позволяет более широко применять устройство в медицинской диагностике.The scope of the developed device can be very wide due to higher accuracy compared to analogues. In addition, a significant decrease in the thickness of the probe allows more widespread use of the device in medical diagnostics.

Claims (3)

1. Устройство упругой поляризационной спектроскопии, содержащее широкополосный источник излучения, участок оптического волокна, используемый для подсветки исследуемого объекта, зонд, выполненный из оптического волокна, участок оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения, приемник излучения, подключенный через АЦП к компьютеру, отличающееся тем, что в качестве широкополосного источника излучения использован широкополосный источник линейно поляризованного излучения, между участком оптического волокна, используемым для подсветки исследуемого объекта, и зондом введен волоконно-оптический делитель, соединенный с участком оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения, который в свою очередь посредством поляризационного волоконно-оптического делителя с двумя волоконными выходами для ортогональных поляризационных компонент излучения соединен с приемником излучения, при этом участок оптического волокна, используемый для подсветки исследуемого объекта, расположенный между широкополосным источником излучения и волоконно-оптическим делителем, зонд и участок оптического волокна для передачи рассеянного от исследуемого объекта излучения с волоконно-оптического делителя на поляризационный волоконно-оптический делитель выполнены из поляризационно-сохраняющего волокна, ориентированного таким образом, что одна из его собственных ортогональных мод совпадает с поляризацией широкополосного источника излучения.1. An elastic polarization spectroscopy device containing a broadband radiation source, an optical fiber section used to illuminate the object under study, a probe made of optical fiber, an optical fiber section for transmitting radiation scattered from the object under study, a radiation receiver connected via an ADC to a computer, characterized the fact that a broadband linearly polarized radiation source is used as a broadband radiation source between the optical wave the beam used to illuminate the object under study, and a fiber-optic divider connected to a portion of the optical fiber for transmitting radiation scattered from the studied object, which, in turn, is connected to the orthogonal polarized radiation components by means of a polarizing fiber-optic divider, is connected to the probe a radiation receiver, the portion of the optical fiber used to illuminate the test object, located between the broadband sources ohms of radiation and a fiber-optic divider, the probe and a portion of the optical fiber for transmitting the radiation scattered from the object under study from the fiber-optic divider to a polarizing fiber-optic divider are made of a polarization-preserving fiber, oriented so that one of its own orthogonal modes coincides with polarization of a broadband radiation source. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве волоконно-оптического делителя использован четырехпортовый волоконно-оптический делитель, в неиспользуемый порт которого поступает часть поляризованного излучения от широкополосного источника, а другая часть излучения через другой порт поступает на исследуемый объект.2. The device according to claim 1, characterized in that a four-port fiber-optic divider is used as a fiber-optic splitter, the unused port of which receives part of the polarized radiation from a broadband source, and the other part of the radiation through another port enters the object under study. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве приемника излучения использованы два одноканальных спектрографа.3. The device according to claim 1, characterized in that two single-channel spectrographs are used as a radiation receiver.
RU2005109735/28A 2005-04-04 2005-04-04 Device for applying elastic polarization spectroscopy RU2292531C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109735/28A RU2292531C2 (en) 2005-04-04 2005-04-04 Device for applying elastic polarization spectroscopy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005109735/28A RU2292531C2 (en) 2005-04-04 2005-04-04 Device for applying elastic polarization spectroscopy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005109735A RU2005109735A (en) 2006-09-10
RU2292531C2 true RU2292531C2 (en) 2007-01-27

Family

ID=37112683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005109735/28A RU2292531C2 (en) 2005-04-04 2005-04-04 Device for applying elastic polarization spectroscopy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2292531C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005109735A (en) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5788632A (en) Apparatus and process for the non-invasive measurement of optically active compounds
US6624890B2 (en) Polarized light scattering spectroscopy of tissue
US6014204A (en) Multiple diameter fiber optic device and process of using the same
US6177984B1 (en) Video imaging of superficial biological tissue layers using polarized light
JPH1073481A (en) Method and instrument for measuring absorption information of scattering body
WO2000043750A2 (en) Imaging of tissue using polarized light
US20120044484A1 (en) Optical probe for measuring light signals in vivo
US20070285669A1 (en) Polarization insensitive multiple probe
CN101389264A (en) Integrated disease diagnosis and treatment system
US7428048B1 (en) Imaging elastic scattering spectroscopy
WO2003067229A1 (en) Examination of superficial regions of a body
EP2833777B1 (en) Polarimetric accessory for colposcope
WO2005015141A1 (en) Instantaneous polarization measurement system and method
KR20120006989A (en) Optical rotation measuring device and optical rotation measuring method
WO2009027675A2 (en) Scanning terahertz probe
JP2006218192A (en) Endoscope system
RU2292531C2 (en) Device for applying elastic polarization spectroscopy
EP3052010A1 (en) Probe, system, and method for non-invasive measurement of blood analytes
EP2112901B1 (en) An optical device for assessing optical depth in a sample
CN102499647B (en) Multi-mode low-coherence scattering spectrometer
RU76207U1 (en) DEVICE FOR ELASTIC POLARIZATION SPECTROSCOPY
Zhu et al. Experimental and theoretical evaluation of rotating orthogonal polarization imaging
Belkov et al. Optical biopsy system for breast cancer diagnostics
Rahman A fast imaging Mueller matrix polarimeter for biomedical applications
Zilgarayeva et al. OPTICAL EFFECT OF POLARIZED LIGHT ON BIOLOGICAL TISSUE

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160926

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180405