CN108606779A - 一种高速扫频激光光源的扫频参数测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速扫频光源的扫频参数测量仪，包括：光源接收装置，所述光源接收装置用于接收被测高速扫频激光光源，且将所述被测高速扫频激光光源色散后出射；设置于所述光源接收装置出光光路上的狭缝挡板，所述狭缝挡板的狭缝处标有波长刻度；设置于所述狭缝挡板出光光路上的采集处理装置，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光学相干层析成像系统的扫频光源领域，更为具体的说，涉及一种高速扫频光源的扫频参数测量仪。
背景技术
光学相干层析成像是近年来迅速发展起来的一种成像技术，基于低相干干涉原理获得深度方向的层析能力，通过扫描可以重构出生物组织或材料内部结构的二维或三维图像，可进行活体组织显微镜结构的非接触式、非侵入性断层成像，已经在临床诊疗与科学研究中获得了广泛的应用。
扫频激光器是光学相干层析成像系统的关键部件，扫频激光器的扫频速度决定系统的成像速度，扫频激光器的调谐范围决定轴向分辨率，如何测量扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度，具有重要的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高速扫频光源的扫频参数测量仪，通过将被测高速扫频激光光源色散后出射至狭缝挡板，而后采集狭缝挡板出射的狭缝光，且确定狭缝光对应波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定采集处理装置采集波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，包括：
光源接收装置，所述光源接收装置用于接收被测高速扫频激光光源，且将所述被测高速扫频激光光源色散后出射；
设置于所述光源接收装置出光光路上的狭缝挡板，所述狭缝挡板的狭缝处标有波长刻度；
设置于所述狭缝挡板出光光路上的采集处理装置，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
可选的，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自小至大方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
可选的，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自大至小方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
可选的，分析所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度，包括：
所述采集处理装置确定所述波长调谐范围后，采集所述波长调谐范围中预设波长处在所述被测高速扫频激光光源的相邻两次沿所述波长调谐范围的最小值至所述波长调谐范围的最大值变化过程的间隔时间的倒数，为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
可选的，所述光源接收装置包括：
光纤接口，所述光纤接口用于接收所述被测高速扫频激光光源；
设置于所述光纤接口出光光路上的准直透镜，所述准直透镜用于将所述被测高速扫频激光光源准直；
以及，设置于所述准直透镜出光光路上的光栅，所述光栅用于将所述被测高速扫频激光光源色散后出射。
可选的，所述光栅为反射光栅。
可选的，所述采集处理装置包括：
光电传感器，所述光电传感器用于采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且转换为电信号输出；
与所述光电传感器相连的高速数据采集卡，所述高速数据采集卡用于采集所述光电传感器输出的电信号；
以及，与所述高速数据采集卡相连的工控机，所述工控机用于接收所述光电传感器输出的电信号，并确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
可选的，所述光电传感器为硅光电探测器。
可选的，所述狭缝挡板的波长刻度根据所述被测高速扫频激光光源色散后的出射角度标定。
可选的，所述被测高速扫频激光光源由可调垂直腔面发射激光器提供。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种高速扫频光源的扫频参数测量仪，包括：光源接收装置，所述光源接收装置用于接收被测高速扫频激光光源，且将所述被测高速扫频激光光源色散后出射；设置于所述光源接收装置出光光路上的狭缝挡板，所述狭缝挡板的狭缝处标有波长刻度；设置于所述狭缝挡板出光光路上的采集处理装置，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，通过将被测高速扫频激光光源色散后出射至狭缝挡板，而后采集狭缝挡板出射的狭缝光，且确定狭缝光对应波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定采集处理装置采集波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种高速扫频光源的扫频参数测量仪的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种高速扫频光源的扫频参数测量仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，扫频激光器是光学相干层析成像系统的关键部件，扫频激光器的扫频速度决定系统的成像速度，扫频激光器的调谐范围决定轴向分辨率，如何测量扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度，具有重要的现实意义。
基于此，本申请实施例提供了一种高速扫频光源的扫频参数测量仪，通过将被测高速扫频激光光源色散后出射至狭缝挡板，而后采集狭缝挡板出射的狭缝光，且确定狭缝光对应波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定采集处理装置采集波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。为实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下，具体结合图1和图2对本申请实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本申请实施例提供的一种高速扫频激光光源的扫频参数测量仪的结构示意图，其中，高速扫频激光光源的扫频参数测量仪包括：
光源接收装置100，所述光源接收装置100用于接收被测高速扫频激光光源200，且将所述被测高速扫频激光光源200色散后出射；
设置于所述光源接收装置100出光光路上的狭缝挡板300，所述狭缝挡板300的狭缝处标有波长刻度；
设置于所述狭缝挡板300出光光路上的采集处理装置400，所述采集处理装置400采集所述狭缝挡板300出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置400采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源200的扫频速度。
需要说明的是，本申请实施例提供的光源接收装置、狭缝挡板和采集处理装置均可以设置于同一机箱内，对此本申请不做具体限制。
本申请实施例提供的技术方案，通过将被测高速扫频激光光源色散后出射至狭缝挡板，而后采集狭缝挡板出射的狭缝光，且确定狭缝光对应波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定采集处理装置采集波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。
本申请实施例提供的光源接收装置需要对被测高速扫频激光光源进行色散处理，因此，波长变化的被测高速扫频激光光源被色散后在一定角度内变化，进而将狭缝挡板设置于与该被测高速扫频激光光源色散后的角度方向上，以便于后续对被测高速扫频激光光源进行扫频参数的测量。其中，本申请实施例提供的被测高速扫频激光光源色散后的角度为纵向时，本申请提供的狭缝挡板为纵向狭缝挡板，即其狭缝为纵向狭缝，使得狭缝与被测高速扫频激光光源色散后的角度相对应。
在本申请一实施例中，在采集处理装置采集狭缝光时，可以沿波长刻度自小至大的方向采集，即本申请提供的所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自小至大方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
结合图1所示，狭缝挡板300的波长刻度设置为自底部至顶部逐渐增大，采集处理装置400沿波长刻度自小至大方向采集所述狭缝挡板300出射的狭缝光，其中，当自底部采集到波长刻度λn处的光入射位置时，采集处理装置400首次采集到有光入射，此时记录该波长刻度的值λn为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围的最小值；而后继续向波长刻度大的方向采集光，且当到波长刻度λm处的光入射位置时，采集处理装置400最后采集到有光入射，此后均不能采集到有光入射，则此时记录该波长刻度的值λm为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围的最大值，以此确定狭缝光对应所述波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围[λn，λm]。
在本申请另一实施例中，在采集处理装置采集狭缝光时，还可以沿波长刻度自大至小方向采集狭缝光，即本申请提供的所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自大至小方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
结合图1所示，狭缝挡板300的波长刻度设置为自底部至顶部逐渐增大，采集处理装置400还可以沿波长刻度自大至小方向采集所述狭缝挡板300出射的狭缝光，其中，当自顶部采集到波长刻度λm处的光入射位置时，采集处理装置400首次采集到有光入射，此时记录该波长刻度的值λm为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围的最大值；而后继续向波长刻度小的方向采集光，且当到波长刻度λn处的光入射位置时，采集处理装置400最后采集到有光入射，此后均不能采集到有光入射，则此时记录该波长刻度的值λn为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围的最小值，以此确定狭缝光对应所述波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围[λn，λm]。
在本申请一实施例中，确定被测高速扫频激光光源的波长调谐范围后，可以根据其中某一波长点的扫描频率来确定被测高速扫频激光光源的扫频速度，即本申请提供的分析所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度，包括：
所述采集处理装置确定所述波长调谐范围后，采集所述波长调谐范围中预设波长处在所述被测高速扫频激光光源的相邻两次沿所述波长调谐范围的最小值至所述波长调谐范围的最大值变化过程的间隔时间的倒数，为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
下面结合附图对本申请实施例提供的一种具体的高速扫频光源的扫频参数测量仪进行描述。参考图2所示，为本申请实施例提供的另一种高速扫频光源的扫频参数测量仪的结构示意图。
参考图2所示，本申请实施例提供的所述光源接收装置100包括：
光纤接口110，所述光纤接口110用于接收所述被测高速扫频激光光源200；
设置于所述光纤接口110出光光路上的准直透镜120，所述准直透镜120用于将所述被测高速扫频激光光源200准直；
以及，设置于所述准直透镜120出光光路上的光栅130，所述光栅130用于将所述被测高速扫频激光光源200色散后出射，其中，由于光栅的色散特性，波长变化的被测高速扫频激光光源照射到光栅上后，离开光栅的角度在一定范围内变化。
可选的，本申请实施例提供的所述光栅可以为反射光栅。
参考图2所示，本申请实施例提供的所述采集处理装置400包括：
光电传感器410，所述光电传感器410用于采集所述狭缝挡板300出射的狭缝光，且转换为电信号输出；其中，本申请实施例提供的光电传感器可以通过位置移动的方式采集狭缝光，如光电传感器可以沿波长刻度自小至大的方向移动，以采集狭缝挡板的狭缝光。
与所述光电传感器410相连的高速数据采集卡420，所述高速数据采集卡420用于采集所述光电传感器410输出的电信号；
以及，与所述高速数据采集卡420相连的工控机430，所述工控机430用于接收所述光电传感器420输出的电信号，并确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源200的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置400采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源200的扫频速度。
可选的，本申请实施例提供的所述光电传感器为硅光电探测器。
可选的，本申请实施例提供的所述狭缝挡板的波长刻度根据所述被测高速扫频激光光源色散后的出射角度标定。
在本申请一实施例中，本申请提供的所述被测高速扫频激光光源由可调垂直腔面发射激光器提供。
可以通过一种基于微机电系统的可调垂直腔面发射激光器，对本申请图2所示的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪进行验证，该光源的调谐范围为900-1000nm，包括端点值，调谐速度为200kHz。在本申请实例中的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其光电传感器可以为硅光电探测器，其光波长的响应范围为400-1100nm，包括端点值，狭缝挡板上的波长刻度可以依据被测高速扫频激光光源色散后的出射角度而标定，其波长刻度标定范围为600-1100nm，包括端点值，其足以满足本次验证的需求。验证时，可调垂直腔面发射激光器的光源的输出至光纤接口，经准直透镜准直后照射到光栅上，再经光栅色散后射向带波长刻度的狭缝挡板中，而硅光电探测器从狭缝挡板的狭缝底部往顶部采集光，硅光电探测器初次接收到光的波长为899nm，硅光电探测器在继续往上采集光的过程中，不停地在一定时间间隔(由于被测高速扫频激光光源的波长是变化的)内接收到光，而最后一次采集到光时对应的波长为1005nm，之后，硅光电探测器移动到波长调谐范围内预设波长位置处，由高速数据采集卡采集硅光电传感器输出的电信号，由工控机分析得到该预设波长处的扫描频率为201kHz。最终得到该可调垂直腔面发射激光器的光源的波长调谐范围为899-1005nm，包括端点值，扫频速度为201kHz，验证成功。
本申请实施例提供了一种高速扫频光源的扫频参数测量仪，包括：光源接收装置，所述光源接收装置用于接收被测高速扫频激光光源，且将所述被测高速扫频激光光源色散后出射；设置于所述光源接收装置出光光路上的狭缝挡板，所述狭缝挡板的狭缝处标有波长刻度；设置于所述狭缝挡板出光光路上的采集处理装置，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
由上述内容可知，本申请实施例提供的技术方案，通过将被测高速扫频激光光源色散后出射至狭缝挡板，而后采集狭缝挡板出射的狭缝光，且确定狭缝光对应波长刻度的范围为被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定采集处理装置采集波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为被测高速扫频激光光源的扫频速度，进而达到测量高速扫频激光光源的波长调谐范围和扫频速度的目的。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，包括：
光源接收装置，所述光源接收装置用于接收被测高速扫频激光光源，且将所述被测高速扫频激光光源色散后出射；
设置于所述光源接收装置出光光路上的狭缝挡板，所述狭缝挡板的狭缝处标有波长刻度；
设置于所述狭缝挡板出光光路上的采集处理装置，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
2.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自小至大方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
3.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述采集处理装置采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，包括：
所述采集处理装置沿所述波长刻度自大至小方向采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，其中，在初次采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最大值，以及，在最后采集到有光入射时对应所述波长刻度的值为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围的最小值，以此确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围。
4.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，分析所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度，包括：
所述采集处理装置确定所述波长调谐范围后，采集所述波长调谐范围中预设波长处在所述被测高速扫频激光光源的相邻两次沿所述波长调谐范围的最小值至所述波长调谐范围的最大值变化过程的间隔时间的倒数，为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
5.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述光源接收装置包括：
光纤接口，所述光纤接口用于接收所述被测高速扫频激光光源；
设置于所述光纤接口出光光路上的准直透镜，所述准直透镜用于将所述被测高速扫频激光光源准直；
以及，设置于所述准直透镜出光光路上的光栅，所述光栅用于将所述被测高速扫频激光光源色散后出射。
6.根据权利要求5所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述光栅为反射光栅。
7.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述采集处理装置包括：
光电传感器，所述光电传感器用于采集所述狭缝挡板出射的狭缝光，且转换为电信号输出；
与所述光电传感器相连的高速数据采集卡，所述高速数据采集卡用于采集所述光电传感器输出的电信号；
以及，与所述高速数据采集卡相连的工控机，所述工控机用于接收所述光电传感器输出的电信号，并确定所述狭缝光对应所述波长刻度的范围为所述被测高速扫频激光光源的波长调谐范围，以及，确定所述采集处理装置采集所述波长调谐范围中预设波长处的扫描频率为所述被测高速扫频激光光源的扫频速度。
8.根据权利要求7所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述光电传感器为硅光电探测器。
9.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述狭缝挡板的波长刻度根据所述被测高速扫频激光光源色散后的出射角度标定。
10.根据权利要求1所述的高速扫频激光光源的扫频参数测量仪，其特征在于，所述被测高速扫频激光光源由可调垂直腔面发射激光器提供。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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