[实用新型]一种基于超精细调谐滤波器的扫频激光光源

说明书

技术领域

本实用新型涉及扫频光学相干层析成像技术，尤其是涉及一种基于超精细调谐滤波器的扫频激光光源。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)能非侵入地、无损伤地对活体组织的内部结构以及生理功能进行高分辨率的三维成像，在生物医学光学成像中得到广泛应用。光学频率域成像(扫频OCT)是新一代OCT技术，至今为止才发展十几年的时间，它是利用宽带快速调谐的扫频激光光源和点探测器探测干涉信号。扫频OCT具有可层析、高分辨、多信息的特征，有望成为临床医学上的“光学显微活检技术”实施高危人群的筛查和辅助早期诊断、过程监视和手术介导等临床功能。

分辨率高是OCT相比于超声等其他成像技术的一大优点，但其穿透深度比较低大大限制了OCT成像方法的应用。扫频OCT的成像深度是由扫频激光光源的瞬时线宽决定的。所以，获得长相干长度的扫频激光光源，得到样品的深的穿透深度是各国学者奋斗的目标。扫频激光光源主要有两种选频方法，一是光纤法布里珀罗调谐滤波器(fiber Fabry-Perot tunable filter，FFP-TF)；二是光栅与旋转多面镜的调谐滤波器。美国MIT的Fujimoto小组和加州大学的Chen小组等采用的压电陶瓷激励的FFP-TF高速调谐是正弦、双向的非线性扫描。哈佛大学的Bouma小组，发展了基于光栅与旋转多面镜的调谐滤波器的扫频激光光源，光先到光栅后经望远系统改变光斑和会聚角的大小来匹配多面镜的面宽度和扫描角度的范围，实现单向、波长线性扫描。加州理工学院的Nezam提出了光栅利特罗结构和旋转多面镜的调谐滤波器，光先到旋转多面镜再直接反射到自准直光栅选频，这个方法没有了望远镜系统，结构更加简单紧凑。基于光栅利特罗结构的调谐滤波器有两种不同的形式：第一种是准直光经多面镜反射到自准直光栅选频后按原路返回；第二种是准直光经多面镜反射到自准直光栅后衍射到多面镜的另外一个面上再反射到自准直光栅后选频后按原路返回。第二种形式光线先后照射到光栅三次，提高了瞬时线宽，但对入射角度高度敏感性，很难匹配高的衍射效率。加拿大的Leung等人提出了光栅的利特曼结构和旋转多面镜的调谐滤波器，他们加了一块平面反射镜。扩束光栅-反射镜组合系统相对于利特罗光栅结构而言，解决了对入射角度的高度严格限制，但瞬时线宽还是不够窄，并且无法完全避免光束遮挡现象。日本的Changho Chong等人用棱镜组合来进行光扩束再照射到自准直光栅，提高了光栅的上有效照射尺度，但棱镜组合调整麻烦，系统复杂。为了提高成像速度，Fujimoto研究小组，发展了基于傅里叶域锁模技术的长腔扫频激光光源替代了短腔扫频激光光源，利用几千米的长光纤作为色散控制延迟线。激光通过环形振荡长腔的所需时间刚好与调谐滤波器的调谐周期匹配，各色光同时在谐振腔内振荡。这种技术扫频速度最后制约因素是调谐滤波器的扫频速度，而短腔扫频激光光源的扫频速度则不仅受限于滤波器的调谐速度还受限于腔内激光建立时间。

纵上所述，如何获得超精细调谐滤波器，得到更窄的瞬时线宽的扫频激光光源，以便在深度要求高的样品成像中应用是一大技术难点。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于超精细调谐滤波器的扫频激光光源。在基于傅里叶域锁模技术的激光振荡腔采用利特曼-利特罗结构的扩束光栅-自准直光栅的双光栅组合色散系统和旋转多面镜构成的超精细的调谐滤波器。

本实用新型采用的技术方案如下：

由半导体光放大器、第一偏振控制器、色散控制延迟线、循环器、调谐滤波器、光纤耦合器和第二偏振控制器组成环形激光振荡腔；从半导体光放大器发出的放大自发辐射光，经第一偏振控制器、色散控制延迟线接到循环器的输入端，循环器的中间端口接调谐滤波器，循环器的输出端接光纤耦合器后分成两路，一路经环形激光振荡腔的第二偏振控制器接半导体光放大器，另一路输出扫频激光；其特征在于：所述的调谐滤波器为超精细调谐滤波器，包括光纤准直镜、多面镜、电机控制器、扩束光栅、自准直光栅；从光纤准直镜出来的准直光，经电机控制器驱动的多面镜反射到扩束光栅后衍射到自准直光栅选通不同色光按原路反射回来进入环形激光振荡腔形成激光振荡；超精细调谐滤波器主要由基于利特曼-利特罗结构的扩束光栅-自准直光栅的双光栅组合色散系统和旋转多面镜组成，利用扩束光栅的色散与扩束能力，提高自准直光栅入射光的口径，同时形成不同色光对自准直光栅自准直条件的不同偏离，提高双光栅组合色散系统的角色散能力。

与背景技术相比，本实用新型具有的有益效果是：