用于測量散射介質流速分布的oct系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及的一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統包括依次連接的光源、第一光纖耦合器、光探測通道及計算機，其中，該光探測通道包括第一光通路上的第二光纖耦合器、第一參考臂及第一光譜解調器、第二光通路上的第三光纖耦合器、第二參考臂及第二光譜解調器、以及第三光通路上的光纖合束器及樣品臂。本實用新型通過在光探測通道設置三路光通路，并在第三光通路上設置一光纖合束器，不僅提高了該OCT系統的測量散射介質流速分布的精度，降低了計算機數據處理的復雜度，擴大了所能測量的散射介質的速度范圍，而且大大縮短了數據采集過程的時間，提高了測量的工作效率。
【專利說明】用于測量散射介質流速分布的OCT系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及譜域光學相干層析成像領域，尤其是一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統。

【背景技術】
[0002]專利CN 101738489中公開了一種測量散射性流體橫向流速的方法，該測量方法不必依賴于對流體夾角進行測量，可以在未知OCT(光學相干層析成像,Optical CoherenceTomography)系統樣品臂端口發出的掃描光束入射角的情況下測量出流體的橫向流速分布，為了減小延遲時間τ的誤差，該測量方法在互相關函數的峰值位置的前后選取幾個數據進行至少三次樣條插值，通過插值結果中的峰值位置得到較精確的延遲時間τ，以提高測量精度。但是這樣的做法增加了數據處理的復雜度，提高的測量精度也有限，另外，由于受到樣品臂的振鏡的速度的限制，所能測量的散射介質的速度范圍也是有限的，而且到目前為止，市面上還沒有任何一種OCT系統能夠實現散射介質流速分布的測量。因此，在思考如何提高測量精度、擴大所能測量的速度范圍的同時，提供一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統是很有必要且符合市場需求的。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統，用以提高散射介質流速分布的測量精度，擴大所能測量的速度范圍，且同時彌補市面上的產品缺失。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:
[0005]本實用新型的一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統包括依次連接的光源、第一光纖耦合器及光探測通道；其中，所述光探測通道包括第一光通路上的第二光纖耦合器、第一參考臂及第一光譜解調器，所述第二光纖耦合器分別與所述第一光纖耦合器、所述第一參考臂及所述第一光譜解調器連接；第二光通路上的第三光纖耦合器、第二參考臂及第二光譜解調器，所述第三光纖耦合器分別與所述第一光纖耦合器、所述第二參考臂及所述第二光譜解調器連接；以及第三光通路上依次連接的光纖合束器及樣品臂。
[0006]進一步地，所述光纖合束器包括一光纖頭，所述光纖頭由封裝于同一保護層的兩根同芯光纖組成。
[0007]進一步地，所述兩根同芯光纖的圓心距離為75-130微米(μ m)。
[0008]進一步地,所述兩根同芯光纖的圓心距離為95-105微米(μπι)。
[0009]進一步地，所述第一參考臂與第二參考臂均包括依次設置的一透鏡及一全反射鏡。
[0010]進一步地，所述樣品臂包括一透鏡共聚焦系統，所述透鏡共聚焦系統包括依次設置的一第一透鏡、一振鏡及一第二透鏡。
[0011]進一步地，所述第一光譜解調器與第二光譜解調器均包括依次設置的一第三透鏡、一光柵、一第四透鏡及一電子I禹合組件(CO), Charge-Coupled Device)。
[0012]進一步地，所述光源為寬帶光源，所述寬帶光源的中心波長為830納米(nm)。
[0013]進一步地，所述用于測量散射介質流速分布的OCT系統還包括一計算機，所述計算機與所述第一光譜解調器、所述第二光譜解調器及所述樣品臂連接，用于控制所述樣品臂的所述振鏡的速度以及進行后續的數據處理。
[0014]與現有技術相比，本實用新型的一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統具有以下優點:該OCT系統通過在光探測通道中設置三路光通路，尤其是在第三光通路上設置一光纖合束器，不僅提高了該OCT系統的測量散射介質流速分布的精度，降低了計算機數據處理的復雜度，擴大了所能測量的散射介質的速度范圍，而且大大縮短了數據采集過程的時間，提高了測量的工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1本實用新型的用于測量散射介質流速分布的OCT系統的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0016]以下參考附圖，對本實用新型予以進一步地詳盡闡述。
[0017]如圖1所示，為本實用新型的用于測量散射介質流速分布的OCT系統的結構示意圖，該用于測量散射介質流速分布的OCT系統I包括依次連接的光源10、第一光纖耦合器
11、光探測通道12及計算機13。其中，該光源10為中心波長為830nm的寬帶光源，用于產生低相干光；該第一光纖稱合器11將該低相干光分束形成兩束光信號，并將該兩束光信號發送至光探測通道12上；該光探測通道12根據該兩束光信號最終生成第一光譜信息與第二光譜信息；該計算機13根據該第一光譜信息與第二光譜信息進行后續的數據處理。需要說明的是，該OCT系統不僅可以實現對散射介質流速分布的精確測量，也具有傳統OCT系統的相關功能，例如應用于生物領域中，進行眼科、皮膚燒傷檢查、血液微循環測定、口腔牙齒組織成像、動物組織器官的檢測、診斷等；應用于材料領域中，在工業生產線上對材料進行實時監測、無損檢測等；應用于文物領域中，對貴重的珠寶、珍珠、古董進行檢測等。
[0018]具體地，該光探測通道12包括第一光通路上的第二光纖耦合器121、第一參考臂123及第一光譜解調器127、第二光通路上的第三光纖耦合器122、第二參考臂124及第二光譜解調器128、以及第三光通路上的光纖合束器125及樣品臂126。
[0019]該第一光纖稱合器11的兩個輸出端分別與第二光纖稱合器121的輸入端及第三光纖稱合器122的輸入端連接,該第一光纖稱合器11的作用在于對光源10所產生的低相干光進行分束形成兩束光信號，并將該兩束光信號分別發送至第二光纖耦合器121的輸入端與第三光纖稱合器122的輸入端。
[0020]該第二光纖稱合器121的三個輸出端分別與第一參考臂123的輸入端、光纖合束器125的輸入端及第一光譜解調器127的輸入端連接，該第二光纖耦合器121的作用不僅在于將第一光纖稱合器11形成的第一束光信號分別傳輸至第一參考臂123的輸入端、及連接于光纖合束器125的輸出端的樣品臂126上,還在于對從第一參考臂123返回的參考光與從樣品臂126返回的第一信號光進行干涉，以形成第一干涉信號。
[0021]該第三光纖稱合器122的三個輸出端分別與第二參考臂124的輸入端、光纖合束器125的輸入端及第二光譜解調器128的輸入端連接，該第三光纖耦合器122的作用不僅在于將第一光纖耦合器11形成的第二束光信號分別傳輸至第二參考臂124的輸入端、及連接于光纖合束器125的輸出端的樣品臂126上,還在于對從第二參考臂124返回的參考光與從樣品臂126返回的第二信號光進行干涉，以形成第二干涉信號。
[0022]該第一參考臂123與第二參考臂124均包括依次設置的一透鏡及一全反射鏡，以使接收到的光信號經該透鏡擴束投射在該全反射鏡上后發生反射形成參考光。當然，參考臂的組成還可以有其他方式，但本實施例中透鏡和全反射鏡的組成方式所得到的穩定性效果最佳。
[0023]該光纖合束器125分別連接于第二光纖稱合器121、第三光纖稱合器122及樣品臂126,該光纖合束器125包括一光纖頭,該光纖頭由兩根同芯光纖組成,所謂的兩根同芯光纖即由該光纖頭的同一保護層封裝而成，該兩根同芯光纖的圓心距離范圍為75-130 μ m，優選地，該圓心距離范圍在95-105 μ m之間時測量精度最高。
[0024]該光纖合束器125用于將由第二光纖f禹合器121傳輸的光信號與由第三光纖I禹合器122傳輸的光信號傳輸至樣品臂126上，具體地，由第二光纖耦合器121傳輸的光信號通過光纖頭的一根同芯光纖傳輸，以此同時，由第三光纖I禹合器122傳輸的光信號通過該光纖頭的另一根同芯光纖傳輸，從而實現對樣品截面A與截面B的同步掃描方式。與現有技術中對樣品截面A與截面B的交替掃描方式不同，由于該光纖合束器125將兩根近圓心距離的同芯光纖封裝在光纖頭的同一保護層中，可以同時將兩束光信號傳輸至樣品表面，即同時對樣品截面A與截面B進行掃描，從而縮短了掃描的持續時間，提高了測量的工作效率。例如，現有技術中交替來回掃描周期T= 10ms，掃描持續時間即數據采集過程的時間t=2s，交替掃描次數N = t/T = 200，在本實用新型的一實施例中，在同樣的交替來回掃描周期與交替掃描次數的條件下，數據采集過程的時間僅需要Is。
[0025]該樣品臂126連接于光纖合束器125的輸出端,該樣品臂126包括一透鏡共聚焦系統，該透鏡共聚焦系統包括依次設置的一透鏡、一振鏡及另一透鏡。該樣品臂126的作用在于將接收到的兩束光信號分別同時通過該透鏡共聚焦系統，從而形成對應于第一光譜解調器127的第一信號光以及對應于第二光譜解調器128的第二信號光。當然，樣品臂的組成還可以有其他方式，但本實施例中的兩透鏡和一振鏡的組成方式不會導致像場的畸變，成像效果最佳。在現有技術中，雖然樣品臂的振鏡的速度可以通過計算機進行控制，但是仍然存在一上限。在樣品截面A與截面B的某坐標(i，j)位置處的點上來回掃描存在一定的延遲時間τ，若散射介質的速度高于樣品臂的振鏡的速度，將無法取得樣品截面B上某坐標(i，j)位置處的點的相關數據，從而導致無法測得該散射介質在該點的速度，即所能測量的散射介質的速度受限于樣品臂的振鏡的速度的上限。而在本實用新型的該實施例中，由于該光纖合束器125將兩根近圓心距離的同芯光纖封裝在光纖頭的同一保護層中，可以同時將兩束光信號傳輸至樣品表面，即同時對樣品截面A與截面B進行掃描，從而消除延遲時間τ，因此，即使樣品中振鏡的速度仍有上限，但基于該同步掃描方式，所能測量的散射介質的速度將不在受限于樣品臂的振鏡的速度的上限。
[0026]該第一光譜解調器127的輸入端連接于第二光纖I禹合器121的輸出端,輸出端連接于計算機13，該第一光譜解調器127包括依次設置的透鏡、光柵、另一透鏡及CCD，以實現根據第二光纖耦合器121形成的第一干涉信號生成第一光譜信息，并將該第一光譜信息傳輸至計算機13，便于計算機13進行后續的數據處理。
[0027]該第二光譜解調器128的輸入端連接于第三光纖耦合器122的輸出端，輸出端連接于計算機13，該第二光譜解調器128包括依次設置的透鏡、光柵、另一透鏡及CCD，以實現根據第三光纖耦合器122形成的第二干涉信號生成第二光譜信息，并將該第二光譜信息傳輸至計算機13，便于計算機13進行后續的數據處理。
[0028]在本實用新型的一實施例中，由中心波長為830nm的寬帶光源發出的低相干光經過第一光纖稱合器1*2，50:50分束后形成兩束光信號，該兩束光信號均被發送至光探測通道中，第一束光信號發送至第一光通路上的第二光纖耦合器的輸入端，第二束光信號發送至第二光通路上的第三光纖耦合器的輸入端。
[0029]第一束光信號經第二光纖耦合器1*1，50:50分別傳輸至第一光通路上的第一參考臂的輸入端、以及第三光通路上的光纖合束器的輸入端上；該束光信號在第一參考臂中，經透鏡擴束投射在全反射鏡上后發生反射形成一參考光；在第三光通路中，經光纖合束器傳輸至樣品臂的輸入端，經樣品臂的透鏡共聚焦系統聚焦到樣品表面，形成第一信號光。該信號光與于第一參考臂中形成的參考光均按照原路返回至第二光纖耦合器，在第二光纖耦合器中進行干涉形成第一干涉信號，再將該第一干涉信號傳輸至第一光通路上的第一光譜解調器以生成對應的第一光譜信息，例如，在本實施例中，該光譜信息為樣品截面A某坐標(i, j)位置處的N副截面數據。
[0030]在第二光通路中，光路原理與第一光通路中的基本一致。第二束光信號經第三光纖耦合器1*1，50:50分別傳輸至第二光通路上的第二參考臂的輸入端、以及第三光通路上的光纖合束器的輸入端上；該束光信號在第二參考臂中，經透鏡擴束投射在全反射鏡上后發生反射形成一參考光；在第三光通路中，經光纖合束器傳輸至樣品臂的輸入端，經樣品臂的透鏡共聚焦系統聚焦到樣品表面，形成第二信號光。該信號光與于第二參考臂中形成的參考光均按照原路返回至第三光纖耦合器，在第三光纖耦合器中進行干涉形成第二干涉信號，再將該第二干涉信號傳輸至第二光通路上的第二光譜解調器以生成對應的第二光譜信息，例如，在本實施例中，該光譜信息為樣品截面B某坐標(i，j)位置處的N副截面數據。
[0031]第一光譜解調器與第二光譜解調器分別將生成的第一光譜信息與第二光譜信息傳輸至計算機，經過計算機進行二維或三維的圖像構建，先得到對應截面的散射強度分布圖即截面OCT結構圖，再對該截面OCT結構圖進行強度提取及互相關運算，從而測量得出該樣品中的散射介質流速分布。在現有技術中，為了減小延遲時間τ的誤差以提高測量精度，該測量散射介質流速分布的方法通常會在互相關函數的峰值位置的前后選取幾個數據進行至少三次樣條插值，通過插值結果中的峰值位置得到較精確的延遲時間τ。在本實用新型的該實施例中，由于光纖合束器將兩根近圓心距離的同芯光纖封裝在光纖頭的同一保護層中，可以同時將兩束光信號傳輸至樣品表面，即同時對樣品截面A與截面B進行掃描，從而消除了延遲時間τ，從而實現了即使不進行樣條插值也同樣可以提高測量精度，還同時降低了計算機數據處理的復雜度。
[0032]綜上所述，本實用新型的一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統包括依次連接的光源、第一光纖耦合器、光探測通道及計算機，其中，該光探測通道包括第一光通路上的第二光纖耦合器、第一參考臂及第一光譜解調器，第二光纖耦合器分別與第一光纖耦合器、第一參考臂及第一光譜解調器連接；第二光通路上的第三光纖耦合器、第二參考臂及第二光譜解調器，第三光纖耦合器分別與第一光纖耦合器、第二參考臂及第二光譜解調器連接；以及第三光通路上依次連接的光纖合束器及樣品臂。該用于測量散射介質流速分布的OCT系統并非將兩套傳統的OCT系統組合在一起，而是通過在光探測通道中設置三路光通路，尤其是在第三光通路上設置一光纖合束器，該光纖合束器在其內部的一光纖頭的同一保護層中封裝了兩根近圓心距離的同芯光纖，利用該兩根同芯光纖同時發出的第一光信號、第二光信號投射到樣品表面，即同時對樣品截面A與截面B進行掃描，不僅提高了該OCT系統的測量散射介質流速分布的精度，降低了計算機數據處理的復雜度，擴大了所能測量的散射介質的速度范圍，而且大大縮短了數據采集過程的時間，提高了測量的工作效率。
[0033]上述內容，僅為本實用新型的較佳實施例，并非用于限制本實用新型的實施方案，本領域普通技術人員根據本實用新型的主要構思和精神，可以十分方便地進行相應的變通或修改，故本實用新型的保護范圍應以權利要求書所要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，包括依次連接的光源、第一光纖耦合器及光探測通道；其中，所述光探測通道包括第一光通路上的第二光纖耦合器、第一參考臂及第一光譜解調器，所述第二光纖耦合器分別與所述第一光纖耦合器、所述第一參考臂及所述第一光譜解調器連接；第二光通路上的第三光纖耦合器、第二參考臂及第二光譜解調器，所述第三光纖耦合器分別與所述第一光纖耦合器、所述第二參考臂及所述第二光譜解調器連接；以及第三光通路上依次連接的光纖合束器及樣品臂。
2.根據權利要求1所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述光纖合束器包括一光纖頭，所述光纖頭由封裝于同一保護層的兩根同芯光纖組成。
3.根據權利要求2所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述兩根同芯光纖的圓心距離為75-130微米。
4.根據權利要求3所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述兩根同芯光纖的圓心距離為95-105微米。
5.根據權利要求1所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述第一參考臂與第二參考臂均包括依次設置的一透鏡及一全反射鏡。
6.根據權利要求1所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述樣品臂包括一透鏡共聚焦系統，所述透鏡共聚焦系統包括依次設置的一第一透鏡、一振鏡及一第二透鏡。
7.根據權利要求1所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述第一光譜解調器與第二光譜解調器均包括依次設置的一第三透鏡、一光柵、一第四透鏡及一電子耦合組件。
8.根據權利要求1所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述光源為寬帶光源，所述寬帶光源的中心波長為830納米。
9.根據權利要求6所述的用于測量散射介質流速分布的OCT系統，其特征在于，所述用于測量散射介質流速分布的OCT系統還包括一計算機，所述計算機與所述第一光譜解調器、所述第二光譜解調器及所述樣品臂連接，用于控制所述樣品臂的所述振鏡的速度以及進行后續的數據處理。
【文檔編號】G01P5/26GK204101585SQ201420401105
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】吉雁鴻, 黃強 申請人:深圳市生強科技有限公司