[发明专利]一种光声病理显微成像系统及方法

权利要求书

1.一种光声病理显微成像系统，其特征在于，包括：第一激光发射模块、第二激光发射模块、二向色镜、光学物镜、探测光发射模块、光学耦合棱镜、光束分光模块、光电探测器、扫描成像模块、控制终端模块、第三反射镜；

所述第一激光发射模块用于按照第一脉冲波长向所述二向色镜发射第一激光脉冲束；

所述第二激光发射模块用于按照第二脉冲波长向所述二向色镜发射第二激光脉冲束；

所述第一激光发射模块包括依次排列的第一脉冲激光发射器和第一透镜组；

所述第一脉冲激光发射器用于以第一脉冲波长发射第一激光脉冲束；所述第一透镜组用于对所述第一激光脉冲束进行扩束整形处理；

所述第二激光发射模块包括依次排列的第二脉冲激光发射器、第二透镜组和第一反射镜；

所述第二脉冲激光发射器用于以第二脉冲波长发射第二激光脉冲束；所述第二透镜组用于对所述第二激光脉冲束进行扩束整形处理；所述第一反射镜用于调整所述第二激光脉冲束的传播方向，以使所述第二激光脉冲束向所述二向色镜的方向射入；

所述第一脉冲激光发射器的波长为266nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ，第二脉冲激光发射器的波长为355nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ；

所述二向色镜用于接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至所述光学物镜；

所述光学物镜用于接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

所述探测光发射模块用于以特定角度向所述光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述探测光发射模块发射的包含s和p偏振分量的椭圆偏振光以特定角度射入所述光学耦合棱镜，产生光学表面波并受到光声波的调制，同时改变s和p偏振分量的相位，以产生相位差；

所述探测光发射模块包括依次排列的氦氖激光器、线偏振片、半波片、1/4波片和第二反射镜；

所述氦氖激光器用于以连续激励方式输出连续激光，形成探测光；

所述氦氖激光器的波长为632.8nm；

所述线偏振片用于将入射的所述探测光的光束调制为标准线偏振光；

所述半波片用于调整所述线偏振光的偏振方向，以调整所述线偏振光中s和p偏振分量的偏振比；

所述1/4波片用于调整所述线偏振光中s和p偏振分量的初始相位差，以形成不同偏振态的椭圆偏振光；

所述第二反射镜用于调整所述椭圆偏振光的传播方向，以使所述偏振光射向所述光学耦合棱镜；

所述光学耦合棱镜用于接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述光束分光模块；

所述光学耦合棱镜为表面涂覆有去离子水的透明石英棱镜；

所述第三反射镜用于将所述光学耦合棱镜反射的椭圆偏振光进行反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述分光镜；

所述光束分光模块包括分光镜和偏振片，所述分光镜用于将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束；所述偏振片分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上，以使所述第一分光束和第二分光束投影至所述偏振片的光学透过方向，并产生光学干涉，分别形成第一干涉光束和第二干涉光束；

所述光电探测器用于接收所述第一干涉光束和第二干涉光束，并差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

所述扫描成像模块用于对所述被测物体进行扫描，使所述被测物体因所述集成激光脉冲束聚焦产生的所述光声信号并向外传播；

所述光电探测器和扫描成像模块均与所述控制终端模块通信连接；

所述光电探测器和扫描成像模块分别与所述控制终端模块通信连接，在集成激光脉冲束入射至所述被测物体后，所述控制终端模块控制所述扫描成像模块对被测物体进行二维扫描，在每一个扫描位置采集对应的光声信号，并保存至所述控制终端模块；

所述扫描成像模块包括：二维电控位移平台，所述二维电控位移平台用于放置所述被测物体并对所述被测物体进行扫描，以激发所述被测物体不同位置的光声信号并向外传播；所述控制终端模块与二维电控位移平台之间通信连接，用于控制所述二维电控位移平台对所述被测物体进行扫描，产生所述光声信号，并根据光电探测器探测到的所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析；

所述控制终端模块用于记录和存储所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。

2.一种采用如权利要求1所述的光声病理显微成像系统的光声病理显微成像方法，其特征在于，包括：

控制第一激光发射模块和第二激光发射模块分别按照第一脉冲波长和第二脉冲波长向二向色镜发射第一激光脉冲束和第二激光脉冲束；

所述第一脉冲激光发射器以第一脉冲波长发射第一激光脉冲束；所述第一透镜组对所述第一激光脉冲束进行扩束整形处理；

所述第二激光发射模块包括依次排列的第二脉冲激光发射器、第二透镜组和第一反射镜；

所述第二脉冲激光发射器以第二脉冲波长发射第二激光脉冲束；所述第二透镜组对所述第二激光脉冲束进行扩束整形处理；所述第一反射镜调整所述第二激光脉冲束的传播方向，以使所述第二激光脉冲束向所述二向色镜的方向射入；

所述第一脉冲激光发射器的波长为266nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ，第二脉冲激光发射器的波长为355nm，脉冲重复频率为0～10kHz，单脉冲输出能量0～10μJ；

所述二向色镜接收所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束，并将所述第一激光脉冲束和第二激光脉冲束进行合束，形成集成激光脉冲束，并垂直入射至光学物镜；

所述光学物镜接收垂直入射的所述集成激光脉冲束，并将所述集成激光脉冲束聚焦于被测物体，使所述被测物体产生光声信号并向外传播；

控制探测光发射模块以特定角度向光学耦合棱镜发射含s和p偏振分量的椭圆偏振光，在所述光学耦合棱镜的下表面产生光学表面波；

所述探测光发射模块发射的包含s和p偏振分量的椭圆偏振光以特定角度射入所述光学耦合棱镜，产生光学表面波并受到光声波的调制，同时改变s和p偏振分量的相位，以产生相位差；

所述氦氖激光器以连续激励方式输出连续激光，形成探测光；

所述氦氖激光器的波长为632.8nm；

所述线偏振片将入射的所述探测光的光束调制为标准线偏振光；

所述半波片调整所述线偏振光的偏振方向，以调整所述线偏振光中s和p偏振分量的偏振比；

所述1/4波片调整所述线偏振光中s和p偏振分量的初始相位差，以形成不同偏振态的椭圆偏振光；

所述第二反射镜调整所述椭圆偏振光的传播方向，以使所述偏振光射向所述光学耦合棱镜；

所述光学耦合棱镜接收所述椭圆偏振光并进行全内反射，以使所述椭圆偏振光通过所述第三反射镜入射至分光镜；

所述光学耦合棱镜为表面涂覆有去离子水的透明石英棱镜；

所述第三反射镜将所述光学耦合棱镜反射的椭圆偏振光进行反射，以使所述椭圆偏振光入射至所述分光镜；

所述分光镜将所述椭圆偏振光分为光能量相同并沿不同方向输出的第一分光束和第二分光束，通过分别设置于第一分光束和第二分光束的传播方向上的偏振片使所述第一分光束中的s和p偏振分量和第二分光束中的s和p偏振分量在偏振片方向上分别发生光学干涉，产生第一干涉光束和第二干涉光束；

利用光电探测器差分探测所述第一干涉光束和第二干涉光束的光能量变化，并将光能量变化数据发送至控制终端模块；

通过控制终端模块控制扫描成像模块对所述被测物体进行扫描，使所述因所述集成激光脉冲束聚焦被测物体产生的所述光声信号并向外传播；

所述光电探测器和扫描成像模块均与所述控制终端模块通信连接；

所述光电探测器和扫描成像模块分别与所述控制终端模块通信连接，在集成激光脉冲束入射至所述被测物体后，所述控制终端模块控制所述扫描成像模块对被测物体进行二维扫描，在每一个扫描位置采集对应的光声信号，并保存至所述控制终端模块；

所述二维电控位移平台放置所述被测物体并对所述被测物体进行扫描，以激发所述被测物体不同位置的光声信号并向外传播；所述控制终端模块与二维电控位移平台之间通信连接，控制所述二维电控位移平台对所述被测物体进行扫描，产生所述光声信号，并根据光电探测器探测到的所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析；

所述控制终端模块接收所述光能量变化数据，并根据所述光声信号进行三维图像重建，以进行数据分析。