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原文传递光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法

专利名称：	光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法
摘要：	一种光纤式双模态成像系统及光纤式双模态成像方法，所述光纤式双模态成像系统包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与光纤激光器连接，用于传输激光脉冲的光纤传输模块；用于将激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；用于对太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；用于接收荧光激光脉冲，并将荧光激光脉冲聚焦在样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与太赫兹模块和荧光模块连接，用于对太赫兹信号和荧光信号进行耦合以获取样品的多维信息的成像设备；光纤式双模态成像系统将太赫兹和荧光两种成像模式进行紧密耦合，可同时获得多维高分辨率样品信息。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳市太赫兹科技创新研究院有限公司
发明人：	杨少壮;李辰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910271279.X
公开号：	CN109900646A
代理机构：	深圳中一专利商标事务所
代理人：	李海宝
分类号：	G01N21/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	518000 广东省深圳市宝安区西乡街道宝田一路臣田工业区第37栋二楼东
主权项：	1.一种光纤式双模态成像系统，其特征在于，包括：用于发出激光脉冲的光纤激光器；与所述光纤激光器连接，用于传输所述激光脉冲的光纤传输模块；与所述光纤传输模块连接，用于将所述激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲的第一分束器；与所述第一分束器连接，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将所述太赫兹波与样品发生作用以获得太赫兹信号的太赫兹模块；与所述第一分束器连接，用于接收所述荧光激光脉冲，并将所述荧光激光脉冲聚焦在所述样品以产生荧光信号的荧光模块；以及与所述太赫兹模块和所述荧光模块连接，用于对所述太赫兹信号和所述荧光信号进行耦合以获取所述样品的多维信息的成像设备。 2.根据权利要求1所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述光纤传输模块包括：多条依次连接的、用于传输所述激光脉冲的第一传输光纤；所述太赫兹模块包括：多条依次连接的，用于传输所述太赫兹激光脉冲的第二传输光纤；所述荧光模块包括：多条依次连接的，用于传输所述荧光激光脉冲的第三传输光纤。 3.根据权利要求2所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述光纤传输模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于对所述激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第一传输光纤的第一光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于衰减所述激光脉冲的光功率的第一光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第一传输光纤之间，用于调节所述激光脉冲的偏振态的第一光纤偏振控制器；所述太赫兹模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤的第二光纤接口模块；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的光功率的第二光学衰减器；以及至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述太赫兹激光脉冲的偏振态的第二光纤偏振控制器；所述荧光模块还包括：至少一个、连接在相邻的两条所述第三传输光纤之间，用于对所述荧光激光脉冲进行兼容传输以及固定所述第三传输光纤的第三光纤接口模块。 4.根据权利要求3所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述第一光纤接口模块包括：依次连接的第一光纤接头、第一光纤匹配套管以及第二光纤接头；其中所述第一光纤接头接所述第一传输光纤，所述第二光纤接头接另一所述第一传输光纤；所述第一光纤匹配套管用于固定所述第一光纤接头和所述第二光纤接头；所述第二光纤接口模块包括：依次连接的第三光纤接头、第二光纤匹配套管以及第四光纤接头；其中所述第三光纤接头接所述第二传输光纤，所述第四光纤接头接另一所述第二传输光纤；所述第二光纤匹配套管用于固定所述第三光纤接头和所述第四光纤接头；所述第三光纤接口模块包括：依次连接的第五光纤接头、第三光纤匹配套管以及第六光纤接头，其中所述第五光纤接头接一所述第三传输光纤，所述第六光纤接头接另一所述第三传输光纤；所述第三光纤匹配套管用于固定所述第五光纤接头和所述第六光纤接头。 5.根据权利要求4所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述太赫兹模块包括：连接在两条所述第二传输光纤之间，用于对所述太赫兹激光脉冲进行分束得到泵浦光和探测光的第二分束器；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于接收所述泵浦光，并在所述泵浦光的驱动下辐射出所述太赫兹波的太赫兹辐射模块；连接在两条所述第二传输光纤之间，用于传输所述探测光，以及接收作用于所述样品后的太赫兹波的太赫兹探测模块；以及通过第一电缆与所述太赫兹探测模块连接，并且通过第二电缆与所述成像设备连接，用于采集作用于所述样品后的太赫兹波，并根据作用于所述样品后的太赫兹波产生所述太赫兹信号的锁相放大器模块。 6.根据权利要求5所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述锁相放大器模块包括：通过所述第一电缆与所述太赫兹探测模块连接，用于采集作用于所述样品后的太赫兹波，在作用所述样品后的太赫兹波的驱动下产生电流信号，并对所述电流信号进行放大的前置放大器；与所述前置放大器连接，用于检测所述电流信号的幅值的锁相放大器；以及与所述锁相放大器连接，以及通过所述第二电缆与所述成像设备连接，用于根据所述电流信号的幅值得到所述太赫兹信号的ADC数据采集卡。 7.根据权利要求5所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述太赫兹辐射模块包括：多条依次连接的所述第二传输光纤，所述第二传输光纤用于传输所述泵浦光；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间的所述第二光纤接口模块，所述第二光纤接口模块用于对所述泵浦光进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于匹配并且消除所述第二传输光纤的色散的第一色散补偿光纤；与所述锁相放大器模块连接，用于根据所述锁相放大器模块输出的调制频率产生偏置电压的偏置电压模块；以及与所述第二传输光纤连接，通过第三电缆与所述偏置电压模块连接，以及与样品仓相对设置，用于接收所述泵浦光，并在所述偏置电压的驱动下辐射出所述太赫兹波的光电导辐射天线；其中，所述样品仓用于容纳所述样品。 8.根据权利要求5至7任意一项所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述太赫兹探测模块包括：多条依次连接的所述第二传输光纤，所述第二传输光纤用于传输所述探测光；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间的所述第二光纤接口模块，所述第二光纤接口模块用于对所述探测光进行兼容传输以及固定所述第二传输光纤；至少一个、连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于匹配并且消除所述第二传输光纤的色散的第二色散补偿光纤；连接在相邻的两条所述第二传输光纤之间，用于调节所述泵浦光和所述探测光之间的相对延迟时间的延迟线装置；以及与所述第二传输光纤连接，以及与样品仓相对设置，用于根据所述探测光接收作用于所述样品后的太赫兹波的光电导探测天线；其中，所述样品仓用于容纳所述样品。 9.根据权利要求3所述的光纤式双模态成像系统，其特征在于，所述荧光模块还包括：连接在两条所述第三传输光纤之间，用于匹配并且消除所述第三传输光纤的色散的第三色散补偿光纤；与所述第三传输光纤连接，用于对所述荧光激光脉冲进行合成并传输的光纤合束器；其中，所述光纤合束器还用于收集所述样品在所述荧光激光脉冲的激发作用下发出的所述荧光信号；通过双包层光纤连接所述光纤合束器，用于对所述荧光激光脉冲进行准直后传输的光纤准直器；与所述光纤准直器连接，并且与所述样品仓相对设置，用于将准直后的荧光激光脉冲聚焦至所述样品上进行成像的光学成像物镜；其中所述样品仓用于容纳所述样品；与所述光纤合束器连接，用于传输所述荧光信号的多模信号光纤；与所述多模信号光纤连接，用于对所述荧光信号的波长进行过滤的带通滤光片；以及与所述带通滤光片连接，通过第四电缆与所述成像设备连接，用于采集波长经带通滤光片过滤后的荧光信号的光电倍增管。 10.一种光纤式双模态成像方法，其特征在于，包括：获取并传输激光脉冲；将所述激光脉冲进行分束得到太赫兹激光脉冲和荧光激光脉冲；对所述太赫兹激光脉冲进行分束和传输以得到太赫兹波，并将所述太赫兹波与样品发生相互作用以产生太赫兹信号；接收所述荧光激光脉冲，并将所述荧光激光脉冲聚焦在所述样品以产生荧光信号；以及对所述太赫兹信号和所述荧光信号进行耦合以获取所述样品的多维信息。
所属类别：	发明专利