54,在该处米样光束发射。 由于样品上的覆盖区域对心血管和内窥镜的0CT应用来说通常较大，因此这些应用需要较 高的速度。采用多条采样或扫描光束的方法有效地解决了这个问题。
[0109] 图15表示使用频域方法的一个空分复用OCT(SDM-OCT)实施例。在这种结构中， 光源110是各波长具有较长相干长度的宽带光源。检测系统基本上就是一个频谱仪。该频 谱仪包括一个准直透镜400、一个光栅402、一个聚焦透镜404和一台线扫描相机406或2D 相机。光栅402将来自样品臂S和参考臂R的干涉信号分为不同颜色，这些干涉信号由聚 焦透镜404聚焦到线扫描或CCD相机406上的不同像素点。相机406具有较高的像素，使 0CT系统的成像距离较长，适用于对不同光延迟信号进行同时检测。
[0110] 图16表示频域SDM-0CT的另一个实施例。在这种结构中，来自宽带光源110的输 出光由第一个光耦合器120直接分成参考臂R和样品臂S，返回信号在被频谱仪检测之前由 相同的光耦合器进行合并。类似结构也可用于波长可调光（例如，扫频激光源）的SS-0CT 设备。这种系统结构更为简单，适合于某些应用。然而，与图15中使用光环行器的结构相 比，这种设备的检测灵敏度可以被降低。
[0111] 图18表示使用自由空间光学设备代替光纤的频域SDM-OCT的另一个实施例。在 这种结构中，来自宽带光源110的输出光经过准直，由适当配置的第一个分光器520直接分 成参考臂R和样品臂S，返回信号在被频谱仪检测之前由相同的分光器进行合并。类似结构 也可用于波长可调光（例如，扫频激光源）的SS-0CT设备。这种系统结构更为简单，适合 于某些应用。因为光学系统内没有插入损耗，这种设备的检测灵敏度较高。图18所示的其 他元件可以与图13和图16中有相似标号的组件相同。
[0112] 尽管前面的描述和附图代表本发明的优选实施方案，但是需要了解的是，各种增 补、修改和替换不能背离所附权利要求对本发明限定的精神和范围。本领域技术人员特别 需要了解的是，本发明可以以其它特定形式、结构、配置、比例、尺寸以及与其它元件、材料 和部件来实施，但不能背离其精神或本质特征。本领域技术人员需要了解的是，在使用本发 明中，可对结构、配置、比例、尺寸、材料和元件等方面进行修改，以及在本发明实施中尤其 适于特定环境条件和操作要求而进行的不偏离本发明主旨的其它修改。因此，本发明披露 的实施方式应当被完全地理解为说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求 所限定，而并不局限于前述说明。
【主权项】
1. 一种空分复用光学相干断层扫描系统，所述系统包括： 一个光源； 将光分成参考光和采样光的第一光学设备； 将采样光分成多条采样光束的第二光学设备； 一个在多条采样光束之间产生光延迟的光延迟元件； 一个将多条采样光束同时扫描到样品表面上的扫描器件；和 接收样品表面反射回的多条采样光信号和参考光生成干涉信号的第三光学设备； 其中干涉信号包含样品数字化图像数据。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述第一光学设备是将参考光转向参考臂和 将采样光转向样品臂的光耦合器。
3. 如权利要求1所述的系统，还包括一个单一样品臂，该单一样品臂包括第二光学设 备，样品臂将多条采样光束传输到扫描器件。
4. 如权利要求1或3所述的系统，其特征在于所述的第二光学设备是光纤分光器。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于所述的分光器是平面光波导分光器。
6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的第二光学设备是微透镜阵列。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于所述的光延迟元件由多个玻璃或塑料元件组 成，各元件具有不同的厚度并接收一部分来自微透镜阵列的采样光。
8. 如权利要求1所述的系统，还包括一个用来检测干涉信号的平衡探测器。
9. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的光延迟元件包括一个光纤阵列，该光 纤阵列由多条长度不同并能传输采样光束的光纤组成。
10. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的第二光学设备还可将来自样品的反 射光信号合并成包含反射光信号的单一检测信号，检测信号至少传输到第三光学设备。
11. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的第三光学设备是光耦合器。
12. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的光源是波长可调谐光源。
13. 如权利要求12所述的系统，其特征在于所述的光源是垂直腔面发射激光二极管。
14. 如权利要求1所述的系统，还包括将一部分光转向马赫-曾德尔干涉仪的第四光 学设备，马赫-曾德尔干涉仪提供光学时钟用于对记录样品表面返回的反射光信号进行采 集。
15. 如权利要求1所述的系统，还包括一个高速数据采集卡和一个计算机处理器，用来 捕获和处理干涉信号，并将样品的实际图像显示在显示屏上。
16. -种空分复用光学相干断层扫描系统，所述系统包括： 一个产生相干光的光源； 将光分成参考光和采样光的第一光学设备； 一个限定第一条光路的参考臂，该参考臂接收参考光并在参考光基础上产生参考光信 号； 一个限定第二条光路和接收采样光的单一样品臂； 一个安装在样品臂上的分光器，该分光器将采样光分成多条采样光束； 一个在多条采样光束之间产生光学延迟的光学延迟元件； 所述系统能将多条采样光束同时扫描到样品表面上。 第二光学设备接收参考光信号和样品表面反射回的多条采样光信号并将其合并成干 涉信号。 其中干涉信号包含样品数字化图像数据。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于所述的采样光经由单光纤进入分光器，各 采样光束经由多条光纤组成的光纤阵列从分光器输出。
18. 如权利要求17所述的系统，其特征在于所述的分光器是平面光波导分光器。
19. 如权利要求16所述的系统，还包括一个检测干涉信号的平衡探测器。
20. 如权利要求16所述的系统，其特征在于所述的光延迟元件包括一个光纤阵列，该 光纤阵列由多条将采样光束传输到振镜的光纤，每条光纤具有不同长度，可产生光学延迟。
21. 如权利要求16所述的系统，其特征在于所述的光源是波长可调谐激光器。
22. 如权利要求16所述的系统，其特征在于所述的光源是宽带光源。
23. -种空分复用低插入损耗光学相干断层扫描系统，所述系统包括： 一个产生相干光的光源； 一台将光分成参考光和采样光的光学设备； 一个限定第一条光路的参考臂，该参考臂接收参考光并在参考光基础上产生参考光信 号； 一个限定第二条光路并接收采样光的单一样品臂； 一个安装在样品臂上的分光器，该分光器将采样光分成多条采样光束； 一个在多条采样光束之间产生光学延迟的光学延迟元件。 所述系统能将多条采样光束同时扫描到样品表面上；和 配置和排列多个光耦合器以接收参考光信号并将其与多条采样光束其中一条所产生 的样品表面反射回的采样光信号合并成多个干涉信号；和 一个检测多个干涉信号的传感器， 其中干涉信号包含样品数字化图像数据。
24. 如权利要求23所述的系统，其特征在于所述的传感器是平衡探测器。
25. 如权利要求23所述的系统，还包括多个与光耦合器相关的光环行器，各光环行器 可以接收从样品返回反射光信号，并将相同的反射光信号传输到一个光耦合器。
26. 如权利要求23所述的系统，还包括将参考光信号分成多个参考光信号的分光器， 各参考光信号被传输至多个光耦合器中的一个用来产生干涉信号。
27. -种使用空分复用光学相干断层扫描系统进行样品成像的方法，所述方法包括： 提供光学相干断层扫描系统，该系统由光源、定义第一条光路的参考臂和定义第二条 光路的样品臂组成； 将来自光源的光分成参考光和米样光； 将参考光传输到参考臂以产生反射光信号； 将采样光传输到样品臂； 将样品臂上的采样光分成采样臂上的多条采样光束； 在多条采样光束之间产生光学延迟； 将多条采样光束扫描到样本表面； 米集多条米样光束每一条产生的样品表面反射回的多条米样光信号； 将多个反射光信号合并成由多个反射光信号组成的单一反射光信号； 将单一反射光信号和反射光信号合并成干涉信号，该干涉信号包括样品的数字化图像 数据。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于提供了一个单一样品臂。
29. 如权利要求27所述的方法，其特征在于采用分光器进行分光。
30. 如权利要求27所述的方法，还包括使用平衡探测器检测干涉信号。
31. 如权利要求27所述的方法，还包括将来自光源的一部分光传输至马赫-曾德尔干 涉仪，用来对干涉信号的采集提供采样时钟。
32. 如权利要求27所述的方法，其特征在于所述的光延迟步骤包括将采样光束在不同 长度光纤中传输。
33. -种空分复用光学相干断层扫描系统，所述系统包括： 一个光源； 将光分成参考光和采样光的第一光学设备； 将采样光分成多条采样光束的第二光学设备； 一个在多条采样光束之间产生光学延迟的光学延迟元件； 一台将多条采样光束同时扫描到样品表面上的扫描器件；和 第一光学设备进一步配置成接收样品表面反射回的多条采样光信号和参考光生成干 涉信号； 其中干涉信号包含样品数字化图像数据。
34. 如权利要求33所述的系统，其特征在于所述的第一光学设备是将参考光转到参考 臂和将采样光转到样品臂的光耦合器。
35. 如权利要求33所述的系统，其特征在于所述的第一光学设备是将参考光转到参考 臂和将采样光转到样品臂的分束器。
36. 如权利要求33所述的系统，还包括一个单一样品臂，该单一样品臂包括第二光学 设备，样品臂将多条采样光束传输到扫描器件。
37. 如权利要求33所述的系统，其特征在于所述的第二光学设备是微透镜阵列。
38. 如权利要求37所述的系统，其特征在于所述的光延迟元件由多个玻璃或塑料元件 组成，每个元件具有不同厚度，可接收一部分微透镜阵列返回的采样光。
39. 如权利要求33所述的系统，还包括一个频谱仪，该频谱仪包括一个准直透镜、一个 光栅、一个聚焦透镜和一台检测干涉信号的数字相机。
40. 如权利要求33所述的系统，其特征在于光源是宽带光源。
【专利摘要】本发明披露了空分复用光学相干断层扫描设备及其系统。在一个实施例中，所述系统包括光源、参考臂和样品臂。样品臂将采样光分成可被同时扫描在样品表面上的多条采样光束。扫描之前，采样光束可以引入光延迟。多个从样品返回的反射光信号被采集。在一个布局中，可将信号合并以产生单一反射光信号。反射光信号和参考光信号合并产生包含代表实际物体数字化图像数据的干涉信号。在一个实施例中，单一样品臂可以用于扫描和收集图像数据。本发明还提供了相关的扫描方法。
【IPC分类】G01B9-02, G01N21-45, G01B9-027
【公开号】CN104854423
【申请号】CN201380063727
【发明人】周超
【申请人】周超
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2013年7月24日
【公告号】WO2014088650A1