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原文传递一种偏振敏感型光学相干层析成像系统

专利名称：	一种偏振敏感型光学相干层析成像系统
摘要：	本申请公开了一种偏振敏感型光学相干层析成像系统，包括光源、第一分光耦合器、样品臂、参考臂以及探测单元；所述第一分光耦合器用于将来自光源的光束划分成第一分光束和第二分光束；样品臂设有偏振延迟单元，用于将第一分光束转换成包含两个正交偏振态的偏振光束，以及将偏振光束投射至待测对象，该两个正交偏振态之间存在预设的延迟；参考臂用于接收第二分光束并将部分或全部反射至第一分光耦合器；探测单元用于探测形成于第一分光耦合器的干涉光。本申请降低了对光学元器件属性的要求，通过对干涉光进一步的计算处理，可以得到待测对象的偏振特性，从而完成待测对象的光学成像，可以广泛地应用于眼科检查、基于探针的心血管、内窥等医疗领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广东大湾区空天信息研究院
发明人：	李新宇;康佳静
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-13T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-28T00:00:00+0800
申请号：	CN202311329203.0
公开号：	CN117129425A
代理机构：	北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：	孔祥玥
分类号：	G01N21/21;G01N21/45;A61B5/00;A61B3/10;G;A;G01;A61;G01N;A61B;G01N21;A61B5;A61B3;G01N21/21;G01N21/45;A61B5/00;A61B3/10
申请人地址：	510535 广东省广州市黄埔区开源大道11号B7栋501室
主权项：	1.一种偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，包括光源、第一分光耦合器、样品臂、参考臂以及探测单元；所述第一分光耦合器用于，基于预设的第一分光比将来自所述光源的光束划分成第一分光束和第二分光束；所述样品臂设有偏振延迟单元，用于，通过所述偏振延迟单元将所述第一分光束转换成包含两个正交偏振态的偏振光束，以及将所述偏振光束投射至待测对象，所述两个正交偏振态之间存在预设的延迟；所述参考臂用于，接收所述第二分光束并将部分或全部所述第二分光束反射至所述第一分光耦合器；所述探测单元用于，探测形成于所述第一分光耦合器的干涉光，其中，所述干涉光由第一反射光和第二反射光干涉而成，所述第一反射光为所述待测对象接收所述偏振光束后反射至所述第一分光耦合器的光束，所述第二反射光为所述参考臂反射至所述第一分光耦合器的光束。 2.根据权利要求1所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述偏振延迟单元包括偏振分束器和偏振合束器，所述偏振分束器包括输入端、快轴输出端和慢轴输出端，所述偏振合束器包括快轴输入端、慢轴输入端和输出端；所述偏振延迟单元将所述第一分光束转换成包含两个正交偏振态的偏振光束的过程，包括：所述第一分光束进入所述偏振分束器的输入端后，通过所述偏振分束器的快轴输出端输出第一偏振态光束，以及通过所述偏振分束器的慢轴输出端输出第二偏振态光束，所述第一偏振态光束和所述第二偏振态光束的偏正态正交；所述第一偏振态光束、所述第二偏振态光束分别进入所述偏振合束器的快轴输入端、慢轴输入端后，通过所述偏振合束器的输出端输出包含两个正交偏振态的偏振光束。 3.根据权利要求2所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述偏振分束器、所述偏振合束器分别为基于微纳技术制成的片上偏振分束器、片上偏振合束器；所述偏振分束器和所述偏振合束器的耦合方式为直接耦合。 4.根据权利要求2所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述偏振分束器、所述偏振合束器分别为光纤式的偏振分束器、光纤式的偏振合束器；所述偏振分束器的快轴输出端和所述偏振合束器的快轴输入端的耦合方式为通过光纤直接熔接实现耦合，通过法兰盘连接实现耦合，或者，通过准直器实现耦合；所述偏振分束器的慢轴输出端和所述偏振合束器的慢轴输入端的耦合方式为通过光纤直接熔接实现耦合，通过法兰盘连接实现耦合，或者，通过准直器实现耦合。 5.根据权利要求4所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述偏振分束器的快轴输出端和所述偏振合束器的快轴输入端耦合方式为通过一对第一准直器实现耦合；所述偏振分束器的慢轴输出端和所述偏振合束器的慢轴输入端耦合方式为通过一对第二准直器实现耦合；所述偏振分束器或所述偏振合束器设置在位移平台上，所述位移平台用于调节所述偏振光束中两个正交偏振态之间的偏振位移。 6.根据权利要求4所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述偏振分束器的快轴输出端和所述偏振合束器的快轴输入端的耦合方式为通过光纤直接熔接实现耦合，所述偏振分束器的慢轴输出端和所述偏振合束器的慢轴输入端耦合方式为通过一对准直器实现耦合；或者，所述偏振分束器的快轴输出端和所述偏振合束器的快轴输入端的耦合方式为通过一对准直器实现耦合，所述偏振分束器的慢轴输出端和所述偏振合束器的慢轴输入端的耦合方式为通过光纤直接熔接实现耦合；所述偏振分束器或所述偏振合束器设置在位移平台上，所述位移平台用于调节所述偏振光束中两个正交偏振态之间的偏振位移。 7.根据权利要求1所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述探测单元包括第二分光耦合器、第一偏振耦合器、第二偏振耦合器、第一光电探测器以及第二光电探测器；所述探测单元探测形成于所述第一分光耦合器的干涉光的过程，包括：利用所述第二分光耦合器基于预设的第二分光比将所述干涉光划分成第一干涉光束和第二干涉光束；利用所述第一偏振耦合器获取所述第一干涉光束的水平分量和垂直分量，所述第一干涉光束的水平分量包括第一偏振态水平分量和第二偏振态水平分量，所述第一干涉光束的垂直分量包括第一偏振态垂直分量和第二偏振态垂直分量；利用所述第二偏振耦合器获取所述第二干涉光束的水平分量和垂直分量，所述第二干涉光束的水平分量包括第一偏振态水平分量和第二偏振态水平分量，所述第二干涉光束的垂直分量包括第一偏振态垂直分量和第二偏振态垂直分量；利用所述第一光电探测器探测各第一偏振态水平分量和各第二偏振态水平分量；利用所述第二光电探测器探测各第一偏振态垂直分量和各第二偏振态垂直分量。 8.根据权利要求7所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述探测单元还用于，基于所述干涉光确定所述待测对象的偏振特性；所述探测单元基于所述干涉光确定所述待测对象的偏振特性的过程，包括：通过求解下述方程式得到待测对象的相位延迟和二向色性：其中，P1和P2是两个偏振方向上的衰减，E为由干涉光构成的信号矩阵： EH1为第一偏振态水平分量，EH2为第二偏振态水平分量，EV1为第一偏振态垂直分量，EV2为第二偏振态垂直分量； Ju＝Jout·JA Jout为预设位置到光电探测器的琼斯矩阵，JA为酉矩阵； Esurf为所述预设位置反射回的光场，为相位差因子；利用P1eiη/2和P2e-iη/2确定相位延迟和二向色性，所述相位延迟和所述二向色性用于表征所述待测对象的偏振特性。 9.根据权利要求1所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述光源为扫频光源，所述探测单元包含两个平衡光电探测器；或者，所述光源为宽谱光源，所述探测单元包含两个基于光栅的光谱仪探测器。 10.根据权利要求1所述的偏振敏感型光学相干层析成像系统，其特征在于，所述参考臂为反射式的或透射式的。