TWI583347B - 光學裝置之光源模組及其運作方法 - Google Patents

光學裝置之光源模組及其運作方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI583347B
TWI583347B TW102133383A TW102133383A TWI583347B TW I583347 B TWI583347 B TW I583347B TW 102133383 A TW102133383 A TW 102133383A TW 102133383 A TW102133383 A TW 102133383A TW I583347 B TWI583347 B TW I583347B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
fiber
unit
optical
light source
laser
Prior art date
Application number
TW102133383A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201509370A (zh
Inventor
王威
莊仲平
顏孟新
周忠誠
黃升龍
許光裕
蔡建中
何端書
Original Assignee
明達醫學科技股份有限公司
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 明達醫學科技股份有限公司 filed Critical 明達醫學科技股份有限公司
Priority to TW102133383A priority Critical patent/TWI583347B/zh
Priority to CN201410355205.1A priority patent/CN104434018B/zh
Priority to US14/485,432 priority patent/US9551850B2/en
Publication of TW201509370A publication Critical patent/TW201509370A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI583347B publication Critical patent/TWI583347B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
    • A61B3/0008—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes provided with illuminating means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06795—Fibre lasers with superfluorescent emission, e.g. amplified spontaneous emission sources for fibre laser gyrometers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4212—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element being a coupling medium interposed therebetween, e.g. epoxy resin, refractive index matching material, index grease, matching liquid or gel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H01S3/094007—Cladding pumping, i.e. pump light propagating in a clad surrounding the active core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1618—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth ytterbium

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

光學裝置之光源模組及其運作方法
本發明係與光學檢測有關，特別是關於一種能夠適用於眼科檢測之光學裝置並提供低成本、大頻寬、高解析及高穩定性等功效的光源模組及其運作方法。
近年來，隨著光學檢測技術不斷地演進，提供了一種非侵入式的方法來了解待測物組織的構造及組成，由於其快速而且非侵入式的特性使得這類的技術有相當廣泛的應用，特別是應用於人體功能檢測及醫療診斷上。尤其是人體眼球器官與周邊組織相對於人體其他部位，具有高透光性與易受損傷等特性，因此，光學檢測技術更適合被廣泛應用於眼科檢測設備中，例如驗光機、眼壓計、眼底照相機、角膜厚度儀及光學斷層掃瞄儀等。
然而，於實際應用中，相關的光學眼科檢測設備雖已開發多年，但由於眼部器官構造中，各組織對入射光所產生之反射、散射、折射或吸收等特性並不一致，因此，當目前的光學眼科檢測設備進行不同的眼科檢測時，很可能由於上述因素而產生解析度較差的檢測結果，甚至有誤判之情事發生。
此外，由於雷射光具有光束筆直性、單一波長性及高同調性等優點，因此常運用於傳統的光學眼科檢測設備中。舉例而言，傳統的光學眼科檢測設備通常採用一種超輻射發光二極體(Super-Luminescent Diode, SLD)作為光源，雖然傳統的光學眼科檢測設備所採用的SLD光源能夠提供不錯的頻寬及解析度，但其具有價格昂貴、成本較高、隨時間衰變程度較大、較不穩定等缺點，亟待克服。
因此，本發明提出一種能夠適用於眼科檢測之光學裝置並提供低成本、大頻寬、高解析及高穩定性等功效的光源模組及其運作方法，以改善先前技術所遭遇到之種種問題。
根據本發明之第一具體實施例為一種光學裝置之光源模組。於此實施例中，光源模組應用於光學裝置。光源模組包含一雷射泵浦單元、一透鏡單元及一光纖單元。雷射泵浦單元產生一雷射光源。透鏡單元將雷射光源轉換為一集中光束。光纖單元接收集中光束並發出一光訊號。
於一實施例中，雷射泵浦單元所採用之泵浦波長係配合光纖單元使用的主動光纖之吸收光譜而定。若主動光纖所採用的是摻鐿光纖，則泵浦波長為976nm。
於一實施例中，雷射泵浦單元所採用之泵浦架構可以是纖心泵浦(core pumping)架構或纖衣泵浦(cladding pumping)架構。
若雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，泵浦光係耦合到主動光纖的纖心(core)，其對於光對準的精度要求較高，且主動光纖對泵浦光的吸收較大，故較佳地採用較短且纖心直徑較小的主動光纖，以較容易產生光增益。如此所需的泵浦功率較低，大約介於30mW至300mW之範圍，即能產生足夠的光增益以達到所需的輸出光功率。對於纖心泵浦架構而言，輸出光是由主動光纖的纖心輸出，故可利用主動光纖的增益來提升被放大自發性輻射(amplified spontaneous emission,ASE)的輸出功率，但輸出光頻寬會變窄。
若雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，泵浦光係耦合到主動光纖的纖衣層(cladding)，其對於光對準的精度要求較低，且主動光纖對泵浦光的吸收較小，故較佳地採用較長且纖心直徑較大的主動光纖，以利增大泵浦光的吸收。如此所需的泵浦功率較高，大約介於100mW至10W之範圍，才能產生足夠的光增益以達到所需的輸出光功率。對於纖衣泵浦架構而言，輸出光是自 發性輻射(spontaneous emission)，一般雙纖衣光纖的纖心數值孔徑相當小，通常是0.08，但其纖衣層的數值孔徑相當大，通常可達0.46，可以收集相當大比例的自發性輻射光，故光訊號由主動光纖的纖衣層輸出，並無增益放大之效應，其輸出光功率較低，但其光譜頻寬(bandwidth)較寬。
於一實施例中，透鏡單元係包含梯度折射率透鏡(Gradient-index lens,GRIN lens)。
於一實施例中，光纖單元係包含摻鐿雙纖衣光纖(Yb-doped double-clad fiber)、摻鉺雙纖衣光纖(Er-doped double-clad fiber)或摻銩雙纖衣光纖(Tm-doped double-clad fiber)。
於一實施例中，光纖單元之長度係與泵浦架構、摻鐿光纖的鐿離子濃度及纖心直徑有關。若雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，光纖採用nLIGHT公司的Yb1200-6/125DC光纖，則光纖長度係介於3至30cm之範圍；若雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，光纖採用nLIGHT公司的Yb1200-20/125DC光纖，則光纖長度係介於15cm至1m之範圍。
於一實施例中，光纖單元之纖心直徑係介於3至20μm之範圍(纖心泵浦)；或是介於10至40μm之範圍(纖衣泵浦)。對於纖衣泵浦架構而言，纖衣層之直徑不宜太大，大約介於100至200μm之範圍。
於一實施例中，光源模組進一步包含一濾光器單元(filter unit)。濾光器單元可設置於透鏡單元與光纖單元之間，用以於集中光束進入光纖單元之前先對集中光束進行濾光處理。此外，光源模組亦可進一步包含一輸出端，用以輸出光訊號。濾光器單元亦可設置於光纖單元與輸出端之間，用以於光訊號進入輸出端之前先對光訊號進行濾光處理。
根據本發明之第二具體實施例為一種光學裝置之光源模組運作方法。於此實施例中，光源模組運作方法用以運作一光學裝置之一光源模組。光源模組包含一雷射泵浦單元、一透鏡單元及一光纖單元。該方法包含下列步驟：(a)雷射泵浦單元產生一雷射光源；(b)透鏡單元將雷射光源轉換為一集中光束；(c)光纖單元接收集中光束並發出一光訊號。
相較於先前技術，根據本發明之光學裝置之光源模組及其運作方法具有下列優點： (1)可提供與SLD光源相當的頻寬及解析度；(2)價格便宜、成本較低；(3)隨時間衰變程度較小、系統穩定性較高。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
S10~S14‧‧‧流程步驟
1‧‧‧光源模組
10‧‧‧雷射泵浦單元
12‧‧‧GRIN透鏡
14‧‧‧光纖單元
16‧‧‧透鏡組
18‧‧‧濾光器單元
19‧‧‧輸出端
N1‧‧‧第一光訊號
OA‧‧‧光學裝置
2‧‧‧光學模組
3‧‧‧干涉模組
N2‧‧‧第二光訊號
L1‧‧‧第一入射光
L2‧‧‧第二入射光
OD‧‧‧待測物
RM‧‧‧參考反射鏡
圖1係繪示根據本發明之一具體實施例中之光學裝置的光源模組之功能方塊圖。
圖2係繪示包含光源模組1之光學裝置OA的功能方塊圖。
圖3係繪示根據本發明之另一具體實施例之光學裝置的光源模組運作方法的流程圖。
根據本發明之一具體實施例為一種光學裝置的光源模組。於此實施例中，光學裝置可以是一種光學檢測裝置，例如光學式眼科檢測裝置，但不以此為限。
請參照圖1，圖1係繪示本實施例之光學裝置的光源模組之功能方塊圖。如圖1所示，光源模組1包含雷射泵浦單元10、GRIN透鏡12、光纖單元14、透鏡組16、濾光器單元18及輸出端19。其中，GRIN透鏡12係設置於雷射泵浦單元10與光纖單元14之間；光纖單元14係設置於GRIN透鏡12與透鏡組16之間；濾光器單元18係設置於透鏡組16的前後兩透鏡之間。
於此實施例中，雷射泵浦單元10係用以產生一雷射光源。GRIN透鏡12將雷射光源轉換為一集中光束。光纖單元14接收集中光束並發出一光訊號。需說明的是，本發明之光學裝置的光源模組1係藉由其雷射泵浦單元10之泵浦功率以及其光纖單元14之長度、摻雜材質及纖心尺寸的適當設計，使得整個光學裝置運作時能夠達到低成本、大頻寬、高解析及高穩定性之功效。
雷射泵浦單元10包含有雷射二極體(Laser Diode,LD)，藉由將雷射材料中位於低能階的電子送到高能階，使高能階的電子數目比低能階的電子數多，因而產生粒子數反轉的現象。當外來光子照射雷射材料時，高能階電子受外來光子的影響而落至低能階，因而放出具有與外來光子相同相位及波長之光子，故能發出雷射光源。
於實際應用中，雷射泵浦單元10之驅動可透過電流驅動、加熱驅動或其他波長之雷射驅動等方式完成。本實施例之雷射泵浦單元10所採用之泵浦功率可介於30mW至300mW(纖心泵浦)或是100mW至10W(纖衣泵浦)之範圍，但不以此為限。
本實施例所採用之雷射二極體可以是具有金屬罐型(TO-CAN)封裝型式的雷射二極體，例如採用同軸型(Transistor-Outline)、雙列直插型(Dual-in-line-package)或蝶型(Butterfly)等封裝型式之雷射二極體，但不以此為限。其中，採用蝶型封裝型式之雷射二極體具有殼體面積大、散熱效果佳、可用於各種不同速率及長距離傳輸等優點。
於此實施例中，設置於雷射泵浦單元10與光纖單元14之間的GRIN透鏡12係用於雷射光源與光纖單元14之間的耦合並增加其耦合效率。本發明採用GRIN透鏡12之優點包含：(1)具有不同的焦距可供選擇；(2)使用方便，耦合校準容易；(3)體積小，重量輕；(4)價格便宜；(5)影像失真小。
實際上，GRIN透鏡12可採用具有0.29間距的GRIN桿狀鏡，用以將雷射泵浦單元10發出的雷射光源轉換為一集中光束射向光纖單元14，以增進雷射泵浦單元10之雷射光源與光纖單元14之間的耦合效率。
一般而言，光纖單元14係由玻璃纖維製成，包含位於內部之纖心(Core)及位於外圍之纖衣層(Cladding)。由於纖心之折射率較大，而纖衣層之折射率較小，因此，當光線射入光纖單元14時，光線將會在纖心與纖衣層之間形成全反射而導光。
於此實施例中，光纖單元14可包含摻雜有其他材料之光纖，例如摻鐿雙纖衣光纖(Yb-doped double-clad fiber)、摻鉺雙纖衣光纖(Er-doped double-clad fiber)、摻銩雙纖衣光纖(Tm-doped double-clad fiber)。光纖單元14之光 纖長度可介於3cm至30cm之範圍(使用纖心泵浦及Yb1200-6/125DC光纖)、或可介於15cm至1m之範圍(使用纖衣泵浦及Yb1200-20/125DC光纖)。光纖單元14之纖心直徑尺寸則可介於3至20μm之範圍(纖心泵浦)；或是介於10至40μm之範圍(纖衣泵浦)。
當光纖單元14接收GRIN透鏡12傳送的集中光束並發出光訊號後，光訊號會經過濾光器單元18之濾光處理，並由輸出端19輸出經濾光處理之第一光訊號N1。實際上，濾光器單元18可以是高通濾光器、低通濾光器、帶通濾光器或其他型式之濾光器，並無特定之限制。
需說明的是，除了上述濾光器單元18設置於光纖單元14與輸出端19之間的實施例之外，濾光器單元18亦可設置於光纖單元14與GRIN透鏡12之間，用以對尚未進入光纖單元14的集中光束先進行濾光處理。
於一實施例中，如圖2所示，假設光學裝置OA包含光源模組1、光學模組2及干涉模組3。其中，光學模組2係設置於光源模組1與干涉模組3之間。光源模組1係用以如同上述發出第一光訊號N1。光學模組2係由光纖單元及透鏡元件構成。光學模組2係用以接收來自光源模組1的第一光訊號N1並發出第二光訊號N2。干涉模組3係用以接收來自光學模組2的第二光訊號N2並分別提供第一入射光L1及第二入射光L2至待測物OD及參考反射鏡RM。
光學模組2可包含有準直透鏡(collimatng lens)及多模式光纖(multi-mode fiber)，用以根據第一光訊號N1產生第二光訊號N2。於此實施例中，光學模組2所採用之多模式光纖的纖心(core)直徑為200um，但不以此為限。
干涉模組3可包含有一干涉光路，用以接收來自光學模組2的第二光訊號N2，並根據第二光訊號N2透過干涉光路產生第一入射光L1及第二入射光L2。於實際應用中，本發明之干涉模組3提供至待測物OD之第一入射光L1可具有1020nm之中心頻率、高於45nm之頻寬及小於10um之縱向解析度(axial resolution)，但不以此為限。
光學模組2之多模式光纖可透過其內部之纖心(Core)或外圍之纖衣層(Cladding)進行光訊號傳輸。若多模式光纖透過纖心進行光訊號傳輸時， 干涉模組3提供至待測物OD之第一入射光L1可具有1020nm之中心頻率、19nm之頻寬及22um之縱向解析度。若多模式光纖透過纖衣層進行光訊號傳輸時，干涉模組3提供至待測物OD之第一入射光L1可具有1030nm之中心頻率、47nm之頻寬及9.1um之縱向解析度。
比較上述實驗結果可知：當光學模組2之多模式光纖透過纖衣層進行光訊號傳輸時，干涉模組3提供至待測物OD之第一入射光L1之中心頻率雖與透過纖心傳輸時相同，但很明顯地，其頻寬較大且縱向解析度較佳(數值較小)。因此，使用者可視實際需求選擇透過多模式光纖的纖心或纖衣層進行光訊號之傳輸。
於實際應用中，本發明之光學裝置可達到1.2MW的高輸出功率與47nm的大帶寬。此外，參考反射鏡RM除了可採用傳統的平面設計之外，亦可採用曲面設計，藉以獲得較大的光圈尺寸(Iris size)及較佳的訊雜比(Signal-Noise Ratio,SNR)。
根據本發明之另一具體實施例為一種光學裝置之光源模組運作方法。於此實施例中，光源模組運作方法用以運作一光學裝置之一光源模組。光源模組包含一雷射泵浦單元、一透鏡單元及一光纖單元。
請參照圖3，圖3係繪示此實施例之光源模組運作方法的流程圖。如圖3所示，於步驟S10中，雷射泵浦單元產生一雷射光源；於步驟S12中，透鏡單元將雷射光源轉換為一集中光束；於步驟S14中，光纖單元接收集中光束並發出一光訊號。
於實際應用中，該方法可於集中光束進入光纖單元之前先對集中光束進行濾光處理，或是等光纖單元發出光訊號後，再對光訊號進行濾光處理，並無特定之限制。
於此實施例中，雷射泵浦單元所採用之泵浦功率係可介於30mW至300mW(纖心泵浦)之範圍或介於100mW至10W(纖衣泵浦)之範圍。透鏡單元係包含梯度折射率透鏡(Gradient-index lens,GRIN lens)。光纖單元係包含摻鐿雙纖衣光纖(Yb-doped double-clad fiber)、摻鉺雙纖衣光纖(Er-doped double-clad fiber)或摻銩雙纖衣光纖(Tm-doped double-clad fiber)。光纖單元之光纖長度可介於3cm至30cm之範圍(使用纖心泵浦及Yb1200-6/125DC光纖)、或可 介於15cm至1m之範圍(使用纖衣泵浦及Yb1200-20/125DC光纖)。光纖單元之纖心直徑尺寸則可介於3至20μm之範圍(纖心泵浦)；或介於10至40μm之範圍(纖衣泵浦)。
相較於先前技術，根據本發明之光學裝置之光源模組及其運作方法具有下列優點：(1)可提供與SLD光源相當的頻寬及解析度；(2)價格便宜、成本較低；(3)隨時間衰變程度較小、系統穩定性較高。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
1‧‧‧光源模組
10‧‧‧雷射泵浦單元
12‧‧‧GRIN透鏡
14‧‧‧光纖單元
16‧‧‧透鏡組
18‧‧‧濾光器單元
19‧‧‧輸出端
N1‧‧‧第一光訊號

Claims (18)

  1. 一種光源模組，應用於一光學裝置，該光學裝置還包含一光學模組及一干涉模組，且該光學模組係設置於該光源模組與該干涉模組之間，該光學模組包含一準直透鏡(collimating lens)及一多模式光纖(multi-mode fiber)，該光源模組包含：一雷射泵浦(Pump)單元，包含有採用一蝶型封裝型式之一雷射二極體，用以產生一雷射光源；一透鏡單元，用以將該雷射光源轉換為一集中光束；以及一光纖單元，用以接收該集中光束並發出一第一光訊號至該光學模組並由該光學模組發出一第二光訊號至該干涉模組後，再由該干涉模組分別提供一第一入射光及一第二入射光至一待測物及採用曲面設計之一參考反射鏡；其中，該多模式光纖可透過其內部之纖心或外圍之纖衣層進行光訊號傳輸，當該多模式光纖透過其外圍之纖衣層進行光訊號傳輸時之該第一入射光的頻寬及縱向解析度與當該多模式光纖透過其內部之纖心進行光訊號傳輸時之該第一入射光的頻寬及縱向解析度不同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該雷射泵浦單元所需之泵浦功率係介於30mW至300mW之範圍；若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該雷射泵浦單元所需之泵浦功率係介於100mW至10W之範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該透鏡單元係包含梯度折射率透鏡(Gradient-index lens,GRIN lens)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該光纖單元係包含摻鐿雙纖衣光纖(Yb-doped double-clad fiber)、摻鉺雙纖衣光纖(Er-doped double-clad fiber)或摻銩雙纖衣光纖(Tm-doped double-clad fiber)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該第一光訊號係由該光纖單元之纖心所輸出之被放大自發性輻射光(ASE)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該光纖單元之纖心直徑係介於3至20μm之範圍；若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該光纖單元之纖心直徑係介於10至40μm之範圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，進一步包含：一濾光器單元(filter unit)，設置於該透鏡單元與該光纖單元之間，用以於該集中光束進入該光纖單元之前先對該集中光束進行濾光處理。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，進一步包含：一輸出端，用以輸出該第一光訊號；以及一濾光器單元(filter unit)，設置於該光纖單元與該輸出端之間，用以於該第一光訊號進入該輸出端之前先對該第一光訊號進行濾光處理。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該第一光訊號係由該光纖單元之具有數值孔徑0.46的纖衣層所收集並輸出之自發性輻射光，並無受激輻射所造成之增益。
  10. 一種光源模組運作方法，用以運作一光學裝置之一光源模組，該光學裝置還包含一光學模組及一干涉模組，且該光學模組係設置於該光源模組與該干涉模組之間，該光學模組包含一準直透鏡(collimating lens)及 一多模式光纖(multi-mode fiber)，該光源模組包含一雷射泵浦單元、一透鏡單元及一光纖單元，該雷射泵浦單元包含有採用一蝶型封裝型式之一雷射二極體，該方法包含下列步驟：(a)該雷射泵浦單元產生一雷射光源；(b)該透鏡單元將該雷射光源轉換為一集中光束；以及(c)該光纖單元接收該集中光束並發出一第一光訊號至該光學模組並由該光學模組發出一第二光訊號至該干涉模組後，再由該干涉模組分別提供一第一入射光及一第二入射光至一待測物及採用曲面設計之一參考反射鏡；其中，該多模式光纖可透過其內部之纖心或外圍之纖衣層進行光訊號傳輸，當該多模式光纖透過其外圍之纖衣層進行光訊號傳輸時之該第一入射光的頻寬及縱向解析度與當該多模式光纖透過其內部之纖心進行光訊號傳輸時之該第一入射光的頻寬及縱向解析度不同。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該雷射泵浦單元所需之泵浦功率係介於30mW至300mW之範圍；若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該雷射泵浦單元所需之泵浦功率係介於100mW至10W之範圍。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該透鏡單元係包含梯度折射率透鏡(Gradient-index lens,GRIN lens)。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中該光纖單元係包含摻鐿雙纖衣光纖(Yb-doped double-clad fiber)、摻鉺雙纖衣光纖(Er-doped double-clad fiber)或摻銩雙纖衣光纖(Tm-doped double-clad fiber)。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該第一光訊號係由該光纖單元之纖心所輸出之被放大自發 性輻射光(ASE)。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中若該雷射泵浦單元採用纖心泵浦架構，該光纖單元之纖心直徑係介於3至20μm之範圍；若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該光纖單元之纖心直徑係介於10至40μm之範圍。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之方法，進一步包含下列步驟：於該集中光束進入該光纖單元之前先對該集中光束進行濾光處理。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之方法，進一步包含下列步驟：對該光纖單元所發出之該第一光訊號進行濾光處理。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中若該雷射泵浦單元採用纖衣泵浦架構，該第一光訊號係由該光纖單元之具有數值孔徑0.46的纖衣層所收集並輸出之自發性輻射光，並無受激輻射所造成之增益。
TW102133383A 2013-09-14 2013-09-14 光學裝置之光源模組及其運作方法 TWI583347B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102133383A TWI583347B (zh) 2013-09-14 2013-09-14 光學裝置之光源模組及其運作方法
CN201410355205.1A CN104434018B (zh) 2013-09-14 2014-07-24 光学装置的光源模块及其运作方法
US14/485,432 US9551850B2 (en) 2013-09-14 2014-09-12 Light source module of optical apparatus and operating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102133383A TWI583347B (zh) 2013-09-14 2013-09-14 光學裝置之光源模組及其運作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201509370A TW201509370A (zh) 2015-03-16
TWI583347B true TWI583347B (zh) 2017-05-21

Family

ID=52668035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102133383A TWI583347B (zh) 2013-09-14 2013-09-14 光學裝置之光源模組及其運作方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9551850B2 (zh)
CN (1) CN104434018B (zh)
TW (1) TWI583347B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3340856A4 (en) * 2015-08-24 2019-05-22 The Board of Trustees of the University of Illionis PIXELIZED FIELD MULTIPROTOCOL STIMULUS SOURCE APPARATUS, METHOD AND SYSTEM FOR PROBE OF VISUAL PATH FUNCTION

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201209464A (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Univ Nat Taiwan Ti: sapphire crystal fiber, manufacturing method thereof, and wide band light source using the same
TW201240251A (en) * 2011-01-19 2012-10-01 Nikon Corp Laser device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4835778A (en) * 1987-09-30 1989-05-30 Spectra-Physics, Inc. Subpicosecond fiber laser
US5166940A (en) * 1991-06-04 1992-11-24 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Fiber laser and method of making same
US5485481A (en) * 1994-06-28 1996-01-16 Seastar Optics Inc. Fibre-grating-stabilized diode laser
US5652756A (en) * 1995-01-20 1997-07-29 Hughes Electronics Glass fiber laser system using U-doped crystal Q-switch
US6879435B2 (en) * 2002-03-04 2005-04-12 The Boeing Company Fiber amplifier having an anisotropic numerical aperture for efficient coupling of pump energy
US6909538B2 (en) * 2002-03-08 2005-06-21 Lightwave Electronics Fiber amplifiers with depressed cladding and their uses in Er-doped fiber amplifiers for the S-band
CN2590290Y (zh) * 2002-12-20 2003-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 多波长光学参量高功率光纤放大装置
US7120340B2 (en) * 2003-06-19 2006-10-10 Corning Incorporated Single polarization optical fiber laser and amplifier
CN201242612Y (zh) * 2008-06-12 2009-05-20 复旦大学 稳态激光泵浦上转换发光显微镜
US20100260210A1 (en) * 2009-04-13 2010-10-14 Coherent, Inc. Ops-laser pumped fiber-laser
TWI384165B (zh) * 2009-12-02 2013-02-01 Univ Nat Taiwan 晶體光纖白光光源及其色溫調控方法
CN102244344B (zh) * 2011-06-02 2012-10-03 天津大学 一种In-band泵浦的掺钕离子光纤激光器
CN102684045B (zh) * 2012-02-02 2013-12-11 华南理工大学 一种1064nm波段的高功率宽带ASE光源
CN103050870B (zh) * 2012-10-17 2015-07-15 北京工业大学 可光纤输出的微片激光器
US8824519B1 (en) * 2013-03-01 2014-09-02 Princeton Optronics Inc. VCSEL pumped fiber optic gain systems
US10254252B2 (en) * 2013-07-23 2019-04-09 Ler Technologies, Inc. Surface and subsurface detection sensor
TW201509369A (zh) * 2013-09-14 2015-03-16 Crystalvue Medical Corp 光學裝置及其運作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201209464A (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Univ Nat Taiwan Ti: sapphire crystal fiber, manufacturing method thereof, and wide band light source using the same
TW201240251A (en) * 2011-01-19 2012-10-01 Nikon Corp Laser device

Also Published As

Publication number Publication date
CN104434018A (zh) 2015-03-25
CN104434018B (zh) 2016-08-17
TW201509370A (zh) 2015-03-16
US9551850B2 (en) 2017-01-24
US20150078705A1 (en) 2015-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9757040B2 (en) Short-wave infrared super-continuum lasers for early detection of dental caries
US11982834B2 (en) Microstructured optical fiber, supercontinuum light source comprising microstructured optical fiber and use of such light source
Keiser et al. Review of diverse optical fibers used in biomedical research and clinical practice
Coluzzi et al. Laser fundamentals
WO2014105521A1 (en) Short-wave infrared super-continuum lasers for early detection of dental caries
US9256114B2 (en) Supercontinuum generation system
JPWO2015198548A1 (ja) 光音響計測装置及び光音響計測用プローブ
JP2007189190A (ja) 連続波形超広帯域レーザー光源共振器及びそれを備える医療用診断機器
US20040239942A1 (en) Optical coherence tomography device
CN105011890B (zh) 基于梯度型光纤的光声内窥装置
Chen et al. Dual-modality optical coherence tomography and frequency-domain fluorescence lifetime imaging microscope system for intravascular imaging
Bungart et al. Cylindrical illumination with angular coupling for whole-prostate photoacoustic tomography
TWI583347B (zh) 光學裝置之光源模組及其運作方法
US8089688B2 (en) Broadband neodymium-ytterbium-silica doped amplified spontaneous emission optical fiber source by spectral filtered reinjected signals
CN204115925U (zh) 多维应力光子晶体光纤测试装置
US9203205B2 (en) Fiber laser device
Chen et al. Miniaturized all fiber probe for optical coherence tomography and pH detection of biological tissue
CN105406333A (zh) 基于ASE泵浦的1.7μm波段可调谐拉曼光纤激光器
WO2007119807A1 (ja) Ａｓｅ光源
JP5606720B2 (ja) 光検出装置
US20150077709A1 (en) Optical apparatus and operating method thereof
Lee et al. Developing a compact multiple laser diode combiner with a single fiber stub output for handheld IoT devices
JP6151131B2 (ja) 光ファイバの接続方法、及び、これに用いる光ファイバ接続装置
JP2005534933A (ja) 光コヒーレンストモグラフィー
JP2005534933A5 (zh)