[发明专利]一种基于声光偏转器的声光扫频激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种扫频激光器，特别是关于一种适用于光学相干CT成像、其它扫描成像或雷达等系统的基于声光偏转器的声光扫频激光器。

背景技术

近十几年来光学相干CT（Optical Coherence Tomography，简称OCT）技术发展迅速，该技术可以对生物组织或人体组织进行断层成像，分辨率远高于X射线成像和超声波成像。特别是扫频光学相干CT（SS-OCT）技术，是目前最为先进和流行的OCT技术，它不仅具有高分辨断层成像能力，而且具有频域并行读取能力，能够一次读取沿样品某一深度方向的一线光信号，探测范围深，同时SS-OCT技术具有高灵敏度的优点，因此实现高速成像潜力巨大。但是想要获取高性能的SS-OCT图像，扫频激光器需要具备以下条件：激光输出功率高、扫描速度快、激光输出线宽窄、频率扫描范围宽，且激光频率随时间线性扫描。

现有的扫频激光器存在以下问题：1、激光扫频速度受制于滤波器的速度，滤波器通常采用机械调制，比如FFP-TP标准具，由于扫描器件存在运动惯性，因此无法进一步提高扫描速度，且压电陶瓷的迟滞现象，会影响压电陶瓷的磁致伸缩，使得对扫描位置的控制变得比较困难。2、现有激光器实现扫频，多数是波长随扫描时间线性变化，而不是波数或频率的线性扫描输出(即使有也要经过很复杂的方法实现)。由于SS-OCT技术的图像重建是通过对采集的干涉光谱进行离散快速傅立叶变换(FFT)而实现，因此客观上需要采集的数据是等频率间隔的，但是目前扫频激光器还没有波数或频率线性扫描输出的实用的解决方案。为了得到波数或频率线性扫描输出，现有方法是在采集数据后，通过数学插值的方法得到波数或频率的线性扫描输出，再进行离散快速傅立叶变换，此种方法不仅耗费大量的计算时间，而且实时成像图像数据量极大，严重影响成像速度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高速扫频，且能够实现激光频率随时间线性调谐的基于声光偏转器的声光扫频激光器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于声光偏转器的声光扫频激光器，其特征在于：它包括一激光谐振腔和一声光滤波器；所述声光滤波器包括一声光偏转器、一光束偏折装置、两分光元件、一偏振控制器、一光隔离器、两准直器、一光纤和一声波信号控制系统；所述激光谐振腔出射的激光发射到所述声光偏转器中，所述声光偏转器将接收的激光偏转某一角度后出射，出射的激光经所述光束偏折装置入射到一所述分光元件进行分光，并将某一波长的衍射光经一所述准直器后耦合到依次连接有所述偏振控制器和光隔离器的光纤内传播并出射，出射的激光经另一所述准直器发射到另一所述分光元件再次进行分光，并将单一频率的衍射光经所述光束偏折装置入射回到所述声光偏转器，并发射到所述激光谐振腔中完成激光的选频；其中，所述声波信号控制系统发射电磁波到所述声光偏转器中驱动晶体发生声光效应控制光在所述声光偏转器的偏转角度。

所述声光偏转器、分光元件、准直器和光束偏折装置以所述声光偏转器的中轴线呈对称结构。

所述声波信号控制系统包括一射频信号发生器、一信号发生器和一计算机，所述计算机连接所述信号发生器控制信号发生器发送信号到所述射频信号发生器，所述射频信号发生器向声光偏转器发送射频信号驱动所述声光偏转器中的换能器，将射频信号转化为超声波信号驱动晶体产生声光效应，控制激光在所述声光偏转器的偏转角度。

所述激光谐振腔采用开放式激光谐振腔和光纤化环形激光谐振腔中的一种。

当所述激光谐振腔采用所述光纤化环形激光谐振腔时，激光在所述光纤化环形激光谐振腔和声光滤波器的运行方式保持一致，采用顺时针和逆时针中的一种。

所述声光偏转器采用基于声光相互作用具有快速、大角度偏转范围特性的声光器件。

所述光束偏折装置为对称结构，采用三角形分束镜或两个对称设置的平面镜组合装置。

两个所述分光元件完全相同，采用光栅和棱镜中的一种；所述光栅采用闪耀光栅。