[实用新型]时域光学相干层析成像系统

说明书

本实用新型公开了一种时域光学相干层析成像系统，本系统中弱相干光源依次连接光隔离器、光纤耦合器、偏振调节器、第一准直镜和光学延时线，第一准直镜的反射光经偏振调节器、光纤耦合器后输入光电探测器，形成光学延时线的光程差信号，振镜设于样品端，第二准直镜连接光纤耦合器并且光线入射至振镜，由振镜反射的扫描光在样品表面发生散射经振镜、第二准直镜、光纤耦合器后输入光电探测器，光电探测器输出信号传输至数据采集单元，数据采集单元连接数据处理单元；光学延时线由直线音圈电机、直角棱镜反射镜、柱面镜和反射镜构成，用于产生叠加光程差的光学延时信号。本系统保证光学延迟线运动速度平稳，为检测信号提供稳定的多普勒频差，保证检测精度。

技术领域

本实用新型涉及一种时域光学相干层析成像系统。

背景技术

时域相干层析成像是一种利用宽带弱相干干涉与光学外差检测原理构建的光学成像技术，该技术具有抗噪声性能强，检测精度高的特点。其广泛应用于医疗、安防、计量等领域。

现有的时域相干层析成像技术方案最主要的区别在于参考臂光学延迟线的构成，按照光学延迟线构成方式，现有系统主要分为以下两类：

一、直线电机方案：

如图1所示，直线电机方案的参考臂由直线电机构成，弱相干光源SLD经过光纤入射到光纤耦合器，经光纤耦合器分光，光源SLD发出光分别照射到参考镜与检测样品。之后，光经参考镜反射、样品散射重新进入光纤耦合器，最终在光电探测器上形成干涉信号，并经探测电路、A/D采样卡后输入PC机。在检测过程中，两个步进电机在Z方向与XY方向运动，其中，Z方向运动的电机产生外差信号并经RS232串口、单片机输入PC机，XY方向的电机移动样品产生检测平面位移信号并经RS232串口输入PC机，从而对样品进行三维检测扫描。

该方案利用直线步进电机进行层析定位存在如下问题：

1.外差信号的频率与直线步进电机的运动速度有关。

由于步进电机为开环控制电机，所以直线运动速度不能进行反馈控制从而产生波动，造成外差信号频率漂移，外差信号频率漂移会引起信号处理过程噪音分量加大影响检测精度。

2.如要获取较短的检测时间需要较快的直线电机运动速度。

检测时间是时域光学相干层析成像技术的重要参数，如应用于眼科检测领域，被测眼很难保证固定的注视姿态，需要较快的检测速度。因此直线电机运动速度直接影响检测速度，在高速情况下，电机的运动速度保持以及平稳性对电机控制提出了极高要求，这是传统直线电机难以完成的任务，即使传统的伺服电机等闭环控制电机也难以达到要求。

3.检测结果对运动精度要求较高。

利用直线步进电机进行参考臂构成的系统，一般也利用它进行检测结果计算，这样系统的检测结果精度是与电机运动的准确性相关的。一般的直线电机虽然步进精度可以满足要求，但是其运动控制中存在丢步、漂移、回程差大、多次运动累计误差大等问题，会对检测结果造成非常大的影响，利用电机运动步数计算外差信号中检测包络出现位置难以保证检测精度。

二、旋转电机方案：

旋转电机是光学延迟线的另一种构成方式，与直线电机方案光路相似，光源 SLD通过光纤耦合器分别进入参考臂光学延迟线和样品臂检测样品处发生反射和散射，两光路产生光程差后，再次入射至光纤耦合器内，进而在光电探测器处产生干涉信号。