[发明专利]基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统

权利要求书

1.一种基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：它由宽带光源1、三端口光纤环行器2、1x2光纤耦合器3、偏振控制器4、准直透镜5、中性密度滤波片6、聚焦透镜7、反射镜8、扫描振镜9、四维调整支架10、被测样品11、精密滑移样品平台12、透射式体相全息衍射光栅13、光纤准直器14、1xN光开关15、雪崩光电二极管探测器阵列16、偏压控制模块17、信号读出电路18以及信号处理和系统控制模块19组成。所述系统中宽带光源1发出的低相干光经由三端口光纤环形器2的a端口进入，b端口输出至1x2光纤耦合器3后被其分为两束光。分别进入参考臂和样品臂，进入参考臂的光束依次通过偏振控制器41、准直透镜51、中性密度滤波片6、聚焦透镜71后被反射镜8反射产生的反射光沿原路返回；进入样品臂的光束依次通过偏振控制器42、准直透镜52后经由扫描振镜9偏转后由聚焦透镜72聚焦至被测样品11，被测样品11被照射后产生的后向散射光沿原路返回。参考臂中的反射光和样品臂中的后向散射光再次通过1x2光纤耦合器3时被合束，之后经由三端口光纤耦合器2的b端口输入、c端口输出至准直透镜53，被其准直后入射至透射式体相全息衍射光栅13上，平行光束经过透射式体相位全息光栅13分光后由聚焦透镜73聚焦至与其正对的准直器14中，准直器14将干涉光信号耦合进入1xN光开光15，1xN光开光15拥有的光信号通道数量与雪崩光电二极管探测器阵列16中的雪崩光电二极管数量相同且一一对应，偏压控制模块17控制雪崩光电二极管探测器阵列16中的每个雪崩光电二极管的探测状态。当干涉光信号耦合进入1xN光开光15时，信号处理和系统控制模块19会控制1xN光开关15的通道依次打开，同时通过控制偏压控制模块17控制雪崩光电二极管探测器阵列16中的与1xN光开关15中相对应的雪崩光电二极管依次进行探测。与此同时，信号读出电路18会将雪崩光电二极管探测器阵列16中各个雪崩光电二极管探测到的光信号转换为电信号并传输至信号处理和系统控制模块19进行高速处理。为了得到三维图像，信号处理和系统控制模块19在控制扫描振镜9扫描的同时控制精密滑移样品平台12产生位移，从而高速获得被测样品11的三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：宽带光源1的光谱带宽、中心波长和输出光功率基本上决定了光学相干层析成像系统的轴向分辨率。宽带光源可以是超辐射发光二极管(SLD)、放大自发辐射光源(ASE)和科尔透镜锁模钛宝石激光器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：偏振控制器4的作用是用来调整参考臂中的反射光和样品臂中的后向散射光的偏振态，使得参考臂中的反射光和样品臂中的后向散射光的偏振态匹配，从而使得干涉信号的对比度达到最大。

4.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：扫描振镜9的主要目的是对光束进行偏转，信号处理和系统控制模块19通过控制扫描振镜9连续偏转以实现被测样品11的扫描，同时信号处理和系统控制模块19也会控制精密滑移平台12使得被测样品11产生位移，进而获得被测样品11的三维图像。

5.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：透射式体相全息衍射光栅13的主要目的是将不同波长光分开，借此区分复色光的光谱成分，其不仅对入射光的偏振态具有不敏感的特性，同时对s偏振光和p偏振光都具有较高的衍射效率。

6.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：光纤准直器14的主要目的是将聚焦透镜73中聚焦的光束耦合进入光纤中后传输至1xN光开光中，光纤准直器14的使用可以有效降低光信号的损失。

7.根据权利要求1所述的基于迈克尔逊干涉仪的高速谱域光学相干层析成像系统。其特征是：1xN光开光15具有N个光信号传输通道，这些光信号传输通道的数目与雪崩光电二极管探测器阵列16中的雪崩光电二极管数目相同且一一对应，信号处理和系统控制模块19可以对1xN光开光中的光传输信号通道进行依次切换。