專利名稱：用于掃頻激光的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統的制作方法
技術領域：
用于掃頻激光的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統技術領域：
本實用新型涉及掃頻激光技術領域和光學相干層析成像領域，尤其是涉及一種利用掃頻頻率序列時間定標反饋調控對掃頻激光進行穩頻的系統。背景技術：
近年來，掃頻激光在光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱 OCT)領域的研究和應用開發越來越受到重視。OCT是生物醫學成像領域的新興技術，具有無損傷、高分辨率等獨特優點，在眼科領域、心血管內窺成像領域等逐步得到廣泛應用。OCT 技術經過了時域、譜域(頻域)技術階段的發展，最新一代高性能OCT采用掃頻激光作為系統光源，利用掃頻激光高速頻率掃描、高光譜分辨率的特性，大大提升了 OCT系統的檢測速率和成像分辨率，使OCT實時二維、三維成像更具有可實現性，真正具備臨床“光學顯微活體解剖成像”的功能。經過研究，應用于OCT系統的掃頻激光光源產生了幾類技術實現方式。哈佛大學的Bouma小組，發展了基于光柵與旋轉多面鏡調諧濾波器的掃頻激光光源；我國浙江大學丁志華小組也發展了基于雙光柵和旋轉多面鏡的超精細調諧濾波器掃頻激光光源(發明申請號201010108236. 9)。這類含有旋轉多面鏡的作為調諧濾波器件的光源方案，都面臨多面鏡旋轉精度不穩定帶來的掃頻激光輸出相位不穩定的問題；而且，帶有自由空間結構調諧濾波器的掃頻光源，體積較大，光路易受外界影響，可在實驗室做研究用，卻不適合開發成穩定性好、便攜性高的掃頻光源模塊產品。美國麻省理工大學(MIT)的Fujimoto小組和加州大學的Chen小組等，發展出了基于光纖法布里珀羅調諧濾波器(fiber Fabry-Perot tunable filter, FFP-TF)的掃頻光源，這種技術實現方案結構緊湊，但在應用中面臨一個關鍵性障礙=FFP-TF的調諧頻率漂移不穩定性問題。實驗表明，影響FFP-TF調諧頻率漂移的主要原因是環境變化因素，特別是溫度變化因素。由外界溫度變化和FFP-TF本身器件發熱引起的溫度變化，都會影響FFP-TF驅動機構的電壓響應特性，從而使調諧頻率發生漂移。因此，如何在FFP-TF方案基礎上實現有效的調諧頻率穩頻，是此類掃頻激光光源能真正應用于臨床用OCT系統的關鍵。
實用新型內容為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種通過對掃頻激光的輸出頻率進行頻率序列時間定標，可對掃頻激光調諧頻率漂移現象進行實時監測，并通過反饋調控實現掃頻激光穩頻輸出的穩頻系統。本實用新型解決現有技術問題所采用的技術方案為一種用于掃頻激光的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，包括有依次相連的耦合器模塊、定標頻率選擇模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和濾波器參數調控執行模塊， 且所述耦合器模塊設于并連接在掃頻激光模塊的輸出端，所述濾波器參數調控執行模塊與掃頻激光模塊連接；所述定標頻率選擇模塊包括有頻率選擇功能元件和光電探測元件，所述頻率選擇功能元件用于將來自所述耦合器模塊的激光中作為定標的特定頻率的光選擇出來，所述光電探測元件用于將所述定標頻率的光轉化為電信號；所述頻率選擇功能元件是窄帶濾波片、窄帶負濾波片、頻率截止濾波片、光纖布拉格光柵或者特定波長光反射片，所述光電探測元件是光電探測器；所述掃頻激光模塊包括有依次相連形成環形回路的放大器、耦合器和濾波器，且所述耦合器與耦合器模塊導通連接，所述濾波器與所述濾波器參數調控執行模塊導通連接；所述濾波器參數調控執行模塊調控的工作參數調控量至少是濾波器工作驅動電壓、工作電流和工作溫度中的一種；所述濾波器為壓電式濾波器，所述耦合器為光纖耦合器；所述定標頻率選擇模塊的定標頻率為所述掃頻激光模塊的掃頻范圍內的任何頻率。所述數據采集模塊是數據采集卡。本實用新型的通過上述技術方案，即可利用定標頻率選擇模塊與數據處理模塊配合，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移現象的實時監測，并通過數據處理模塊計算驅動參數調控量進行調控，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移的快速響應，實現穩頻。本實用新型所述的穩頻系統可方便的集成到掃頻光源系統中，極大地提升光源系統的掃頻穩定性。
圖1是本實用新型頻率序列時間定標反饋穩頻系統的掃頻激光調諧頻率漂移示意圖。圖2是本實用新型頻率序列時間定標反饋穩頻系統的結構示意圖。圖3是本實用新型頻率序列時間定標反饋穩頻系統的工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型技術方案進行詳細說明。請參閱說明書附圖的圖1-3。圖中耦合器模塊1、定標頻率選擇模塊2 (頻率選擇功能元件21、光電探測元件22)、數據采集模塊3、數據處理模塊4、濾波器參數調控執行模塊5和掃頻激光模塊6 (放大器61、光纖耦合器62和濾波器63)。如圖1、圖2中所示本實用新型所述的頻率序列時間定標反饋穩頻系統包括有依次相連的耦合器模塊1、定標頻率選擇模塊2、數據采集模塊3、數據處理模塊4和濾波器參數調控執行模塊5， 且耦合器模塊1設于并連接在掃頻激光模塊6的輸出端，濾波器參數調控執行模塊5則與掃頻激光模塊6連接。其中，耦合器模塊1可將一部分掃頻輸出激光分出，并引入定標頻率選擇模塊2中；定標頻率選擇模塊2主要由頻率選擇功能元件21和光電探測元件22組成，主要用于利用頻率選擇功能元件21將來自耦合器模塊1的激光中作為定標的特定頻率的光選擇出來，并轉化為電信號，輸出到數據采集模塊3，其中頻率選擇功能元件21可以是各類濾波片(如窄帶濾波片、窄帶負濾波片、頻率截止濾波片)，光電探測元件22是光電探測器，頻率選擇功能元件21透射光譜經光電探測器22轉化后，電信號幅值具有明顯的上升沿或者下降沿，可作為判斷對應的頻率光出現的時間的信號，當然，頻率選擇功能元件21 也可以是光纖布拉格光柵(FGB)，其透射光譜經光電探測器22轉化后，電信號顯示為一電脈沖，同樣可作為判斷對應的頻率光出現的時間的信號；頻率選擇功能元件21還可以是特定波長光反射片。數據采集模塊3可以是數據采集卡，主要用于將來自定標頻率選擇模塊 2的定標頻率電信號和來自掃頻激光模塊6的濾波器驅動機構的掃頻周期信號轉化為數據進行存儲，并把該數據提供給數據處理模塊4進行數據處理；數據處理模塊4主要用于根據來自數據采集模塊3的數據，計算一個掃頻周期內定標頻率f。出現的時點并將其與標準值、作對比，得到偏差值Δ t，然后再根據偏差值Δ t計算出濾波器驅動參數調控量，并輸出到濾波器參數調控執行模塊5 ；濾波器參數調控執行模塊5主要用于根據來自數據處理模塊4的濾波器參數調控量對濾波器的工作參數進行調控，實現掃頻激光模塊6的穩頻輸出；掃頻激光模塊6包括有依次相連形成環形回路的放大器61、耦合器62和濾波器63，且耦合器62為光纖耦合器，并與耦合器模塊1導通連接，濾波器63為壓電式濾波器，并與濾波器參數調控執行模塊5導通連接。這樣，本實用新型所述的頻率序列時間定標反饋穩頻系統即可利用定標頻率選擇模塊2與數據處理模塊4配合，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移現象的實時監測，并通過數據處理模塊4計算的濾波器參數調控量對掃頻激光模塊6中的濾波器進行調控，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移的快速響應，實現穩頻，避免掃頻激光系統輸出頻率出現漂移現象。如圖3中所示本實用新型所述的頻率序列時間定標反饋穩頻系統的工作流程包括101 濾波器工作參數調控，即掃頻光源運行中，濾波器的壓電驅動器隨時間變化輸出相應的驅動電壓；102 濾波器掃頻周期的時間起點信號，即系統控制程序同時將濾波器掃頻的時間周期信號輸出到數據處理模塊4 ；103 濾波器頻率選擇實現頻率掃描，即濾波器在驅動電壓驅動下進行頻率選擇， 實現頻率掃頻；104 激光器掃頻激光輸出，即掃頻光源輸出掃頻激光；105 部分激光進行入定標頻率選擇模塊2，即掃頻激光經光纖耦合器1分出特定能量比例的激光進入定標頻率選擇模塊2，定標頻率選擇模塊2利用頻率選擇功能元件21 將作為定標的特定頻率的光選擇出來；106 光電探測器將經過頻率選擇功能元件21的光轉化為電信號，即定標頻率選擇模塊2中的光電探測器22將選擇出的特定波長光(定標頻率f。)轉化為電信號，輸出到數據采集模塊3 ；107 數據處理模塊得到定標頻率在掃頻周期中出現的時點t1;即數據處理模塊4 根據濾波器驅動機構的掃頻周期信號，計算一個掃頻周期內特定波長光(定標頻率f。)出現的時點、；108 數據處理模塊4計算、與正常時點、的偏差Δ t，即掃頻周期內定標頻率f。 出現的時點、與標準值、作對比，得到偏差值Δ t ；109:數據處理模塊4判斷偏差值At是否在允許的偏差范圍內？ “是”則執行步驟111，“否”則執行步驟110;110 數據處理模塊4根據偏差值Δ t計算濾波器工作參數調控量，并輸出到濾波器參數調控執行模塊5，濾波器參數調控執行模塊5根據工作參數調控量進行調控穩頻；[0040]111 保持當前濾波器工作參數。其中，對偏差值Δ t的允許偏差范圍是為零或者某一符合精度的小量值；濾波器的工作參數調控量可以包括濾波器工作驅動電壓、工作電流和工作溫度等參數，相應地，濾波器的調控可以為驅動電壓調控，驅動電流調控，工作溫度調控。所述定標頻率當然還可以是掃頻激光模塊6的掃頻范圍內的其他任何頻率。以上內容是結合具體的優選技術方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種用于掃頻激光的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于包括有依次相連的耦合器模塊(1)、定標頻率選擇模塊(2)、數據采集模塊(3)、數據處理模塊(4)和濾波器參數調控執行模塊(5 )，且所述耦合器模塊(1)設于并連接在掃頻激光模塊(6 )的輸出端，所述濾波器參數調控執行模塊(5)與掃頻激光模塊(6)連接。
2.根據權利要求1所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述定標頻率選擇模塊(2 )包括有頻率選擇功能元件(21)和光電探測元件(22 )，所述頻率選擇功能元件(21)用于將來自所述耦合器模塊(1)的激光中作為定標的特定頻率的光選擇出來， 所述光電探測元件(22)用于將所述定標頻率的光轉化為電信號。
3.根據權利要求2所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述頻率選擇功能元件(21)是窄帶濾波片、窄帶負濾波片、頻率截止濾波片、光纖布拉格光柵或者特定波長光反射片，所述光電探測元件(22)是光電探測器。
4.根據權利要求1所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述掃頻激光模塊(6)包括有依次相連形成環形回路的放大器(61)、耦合器(62)和濾波器(63)， 且所述耦合器(62 )與耦合器模塊(1)導通連接，所述濾波器(63 )與所述濾波器參數調控執行模塊(5)導通連接。
5.根據權利要求4所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述濾波器參數調控執行模塊(5)調控的工作參數調控量至少是濾波器工作驅動電壓、工作電流和工作溫度中的一種。
6.根據權利要求4所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述濾波器(63)為壓電式濾波器，所述耦合器(62)為光纖耦合器。
7.根據權利要求1所述的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，其特征在于所述數據采集模塊(3)是數據采集卡。
專利摘要本實用新型提供了一種用于掃頻激光的頻率序列時間定標反饋調控穩頻系統，包括有依次相連的耦合器模塊、定標頻率選擇模塊、數據采集模塊、數據處理模塊和濾波器參數調控執行模塊，且所述耦合器模塊設于并連接在掃頻激光模塊的輸出端，所述濾波器參數調控執行模塊與掃頻激光模塊連接。這樣，本實用新型所述的頻率序列時間定標反饋穩頻系統即可利用定標頻率選擇模塊與數據處理模塊配合，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移現象的實時監測，并通過數據處理模塊計算的濾波器參數調控量對掃頻激光模塊中的濾波器進行調控，實現了對掃頻激光調諧頻率漂移的快速響應，實現穩頻。
文檔編號H01S5/00GK202206026SQ201120340970
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月12日 優先權日2011年9月12日
發明者朱銳, 高強 申請人:深圳沃夫特影像技術有限公司