[发明专利]一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法与系统

权利要求书

1.一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像系统，其特征在于：包括光源(1)、参考臂(2)、样品臂(3)、探测臂(4)、传输光纤(5)、第一光隔离器(6)、第二光隔离器(7)、第一光纤耦合器(8)和第二光纤耦合器(9)，所述第一光纤耦合器(8)的一端分别通过传输光纤(5)分别连接光源(1)和探测臂(4)，而另一端通过传输光纤(5)分别连接样品臂(3)和第二光纤耦合器(9)的一端，且所述光源(1)与第一光纤耦合器(8)之间设置有第一光隔离器(6)，第一光纤耦合器(8)和第二光纤耦合器(9)之间接有第二光隔离器(7)；所述第二光纤耦合器(9)与第一光纤耦合器(8)连接的一端还与探测臂(4)连接，而所述第二光纤耦合器(9)的另一端分别连接参考臂(2)和样品臂(3)；所述样品臂(3)包括按光速流向依次设置的第一光纤准直镜(10)、第一光栅(11)、第一凸透镜(12)、第二凸透镜(13)以及显微物镜(16)，所述第一光纤耦合器(8)和第二光纤耦合器(9)连接的一端与第一光纤准直镜(10)相连，且所述第一光栅(11)的光斑中心、第一凸透镜(12)中心、第二凸透镜(13)中心以及显微物镜中心在同一条光轴上；以第一凸透镜(12)与第二凸透镜(13)光轴连线方向为Z轴，以第二光纤准直镜(14)和振镜(15)的光轴连线方向为Y轴，以第一凸透镜的中心为原点，根据右手定则，建立坐标系；所述第一光栅(11)表面垂直于YZ平面，且所述第一光栅(11)与XZ的夹角为a；还包括按光束传播顺序依次设置的第二光纤准直镜(14)和振镜(15)，所述第二光纤耦合器(9)和参考臂(2)连接的一端与第二光纤准直镜(14)连接，所述振镜(15)设置于第一光栅(11)与第一凸透镜(12)之间，所述振镜(15)表面垂直于YZ平面，且振镜(15)与第二光纤准直镜(14)的高度在同一水平面，另外所述第二光纤准直镜(14)和振镜(15)在第一光栅(11)上的光斑下方沿正X轴方向的偏移量>0；所述第一光纤准直镜(10)将来自第一光纤耦合器(8)的光束投射到第一光栅(11)表面上形成光斑，从第一光栅衍射出的光谱投射在第一凸透镜(12)的上半部分；第二光纤准直镜(14)将来自第二光纤耦合器(9)的光束投射在振镜(15)上，该光束经过振镜(15)反射在第一凸透镜(12)的下半部分，通过调整第一光栅(11)放置角度a和振镜(15)的扫描范围使得从振镜(15)反射的光束的扫描角范围与第一光栅(11)出射光的角色散范围相等；投射在第一凸透镜(12)的上下两部分光束经过第一凸透镜(12)后，在第一凸透镜(12)的像方焦平面聚焦成同一条水平方向的亮线斑，这条亮线斑在中点处与第一凸透镜(12)的光轴垂直正交，并继续入射到第二凸透镜(13)上；从第二凸透镜(13)出射的光束得到会聚，并全部入射到显微物镜(16)中，经过显微物镜(16)聚焦的光束投射在样品上；从样品单次散射返回的光经原光路返回并分别经过第一光纤准直镜(10)、第二光纤准直镜(14)返回各自的光路，并进入探测臂；所述探测臂(4)包括第三光纤准直镜(17)、第四光纤准直镜(18)、第二光栅(19)、聚焦镜头(20)和线阵电荷耦合器件(21)；所述第一光纤耦合器(8)和光源(1)连接的一端与第四光纤准直镜(18)连接，而所述第二光纤耦合器(9)和第一光纤耦合器(8)连接的一端与第三光纤准直镜(17)连接；所述第三光纤准直镜(17)和第四光纤准直镜(18)在第二光栅(19)的同一侧，且所述第三光纤准直镜(17)和第四光纤准直镜(18)分别与第二光栅(19)成不同的夹角放置；而所述第二光栅(19)另一侧放置线阵电荷耦合器件(21)，所述聚焦镜头(20)放置在第二光栅(19)与线阵电荷耦合器件(21)之间；所述第三光纤准直镜(17)收集来自于第一光纤耦合器(8)的光束，而所述第四光纤准直镜(18)收集来自于第二光纤耦合器(9)的光束，且所述第三光纤准直镜(17)、第四光纤准直镜(18)分别以不同的入射角度将两个光束投射到第二光栅(19)上，使第二光栅(19)衍射出两组无交叠出射的光谱信号，即为SECM和OCT的信号，经过聚焦镜头(20)，分别聚焦于线阵电荷耦合器件(21)光敏面的左半部分像素和右半部分像素。

2.根据权利要求1所述的光谱编码共焦与光学相干层析协同成像系统，其特征在于：所述第一凸透镜(12)与第二凸透镜(13)之间的距离为两透镜的焦距之和，第二凸透镜(13)与显微物镜(16)的距离等于第二凸透镜(13)的焦距。

3.根据权利要求2所述的光谱编码共焦与光学相干层析协同成像系统，其特征在于：所述两组光谱信号无交叠地聚焦在线阵电荷耦合器件(21)光敏面上。