一种sbs超声场激励下的oct成像装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学相干层析成像技术，特别涉及一种在SBS (受激布里渊散射)激励下的OCT (光学相干层析技术)成像装置及方法。
【背景技术】
[0002]布里渊散射作为非线性光学中的一个重要研宄方向，目前在水中以及大气中的研宄都较为深入。针对液体中的布里渊散射，主要是针对作为牛顿流体的水进行研宄，在基础特性研宄领域，利用布里渊散射测量了海水声速、盐度、温度，并利用研宄成果研宄设计了水下布里渊散射激光雷达等一些成熟的雷达装置。
[0003]布里渊散射激光雷达具有自身的局限性:该技术是通过探测环境场的布里渊散射散射光谱来进行物体探测，因此无法对被探测物体进行实时实物三维成像；其次目前针对液体的布里渊散射研宄，主要局限在对水中的研宄，对如血液、油品等的非牛顿流体的研宄涉足甚少。
[0004]OCT (光学相干层析技术)是基于低相干干涉原理的一种技术，具有分辨断层成像的能力，可获得生物组织表层下高分辨率的截面图像。具有高分辨率、高灵敏度、无辐射、无损伤等优点。在医疗领域日趋成熟，不仅可以应用于眼科，皮肤科等外科疾病，也能使用内窥镜技术，将OCT应用于诊断一些内科疾病。
[0005]—般的TDOCT (时域光学相干层析技术)米用点扫描的方式，主要由光源、分光棱镜、反射镜、光探测器组成，光源发出的光被分光棱镜分成两路:一路称为样品臂，被透镜聚集于样品上，然后被样品内部的细微结构反射或散射回来；另一路成为参考臂，被透镜聚焦到反射镜上，然后被反射回来。假设样品臂中的光从离开分光棱镜到重新回到分光棱镜的总光程为样品臂总光程；参考臂中的光从离开分光棱镜到重新回到分光棱镜的总光程为参考臂总光程。如果样品臂总光程与参考臂总光程的光程差等于相干长度，就会在分光棱镜上发生双光束干涉，此干涉信号被光探测器记录。纵向扫描是通过反射镜的上下移动改变参考臂中总光程，实现对于样品纵向深度的扫描。
[0006]因此我们提出将SBS和TDOCT相结合的方法，研宄体在SBS超声场激励状态下的OCT图像，分析被探测液体的结构会发生什么变化，这样不仅能对水、酒精等牛顿流体进行探测，而且能对油、血液等非牛顿流体进行探测，从而丰富液体中的布里渊散射研宄。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是:将OCT成像系统和SBS系统相结合，并用于流体的成像特征及特征参数探测。
[0008]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。一种SBS超声场激励下的OCT成像装置，包括:计算机、第一激光器、第二激光器、F-P标准具、ICXD (增强电荷耦合器件)、分束镜和探测器，计算机分别连接第一激光器、第二激光器、第三平面镜、探测器和ICCD ;第二激光器的出射光线与第一半波片、第一偏振耦合器、镀全反膜玻璃平板、四分之波片和聚焦透镜的轴线共轴，并依次透过第一半波片、第一偏振耦合器、四分之波片和聚焦透镜，随后入射样品；在镀全反膜玻璃平板的一侧依次设置有第二偏振耦合器和第二平面镜；后向散射光被第二偏振耦合器反射后，依次通过共轴的第二半波片、分束镜进入探测器；分束镜一侧依次设置有第一偏振耦合器和第一平面镜，第一激光器的出射光线通过第一平面镜反射后被第一偏振耦合器反射，然后依次通过镀全反膜玻璃平板、四分之波片、聚焦透镜入射样品；分束镜的另一侧设置有第三平面镜；在第二偏振耦合器的另一侧设置有第二平面镜，第二平面镜的一侧设置有准直系统、F-P标准具及ICCD，且第二平面镜的出射光线与准直系统和F-P标准具共轴，第二平面镜的出射光线经准直系统入射F-P标准具并由ICCD接收。
[0009]一种SBS超声场激励下的OCT成像装置的成像方法，其步骤如下:
1)采集单独的TD-OCT信号:
511:打开第二激光机，输出一束竖直偏振光；
512:所述竖直偏振光经过第一半波片变成水平偏振光，随后通过第一偏振耦合器后继续向前传播，作为OCT系统的样品臂，其余被反射的光作为OCT系统的参考臂；
513:所述样品臂中，通过第一偏振耦合器的水平偏振光，通过四分之波片后变成圆偏振光，经过聚焦透镜，聚焦于样品中；
S14:从所述样品中返回的散射光通过四分之波片后变成竖直偏振光，经镀有全反膜玻璃平板反射，再经第二偏振耦合器反射，通过第二半波片变为水平偏振光，进入分束镜；
S15:所述参考臂中，经过第一偏振耦合器反射的水平偏振光，通过分束镜后被第三平面镜反射，随后入射分束镜，与上述步骤S14中水平偏振光发生干涉，并被探测器接收，输入计算机进行分析成像；
2)采集被探测液体在布里渊散射超声场激励下的所述样品的TD-OCT图像:
521:打开第一激光器，输出一束竖直偏振光；
522:上述竖直偏振光被第一偏振耦合器反射，并入射四分之波片，变成圆偏振光，经过聚焦透镜入射所述样品，激发所述样品处于SBS超声场激励状态；
523:所述样品中返回的后向布里渊散射光信号，通过四分之波片变成水平偏振光，并一次经过镀全反膜玻璃平板反射、第二偏振耦合器透射，第二平面镜反射后，通过准直系统准直后入射到F-P标准具上进行分光，最后由ICXD记录散射光谱，并输入计算机；
524:同步骤Sll?S15，获得所述样品在产生SBS时的OCT图像；
3)对比步骤I)和步骤2)得到的OCT图像，分析计算被测液体的成像特征和特征参数。
[0010]本发明的优点在于将两种成像系统相结合，不仅探测被测样品的环境场光谱，同时也对其三维结构进行实时成像。一方面利用布里渊散射装置与OCT系统结合进行成像研宄，另一方面利用单独的布里渊散射系统，探测并计算其特征参数。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的OCT成像系统结构原理图。
[0012]图中:1.计算机，2.第一激光器，3.第一平面镜，4.第二激光器，5.第一半波片，6.第一偏振耦合器，7.镀全反膜玻璃平板，8.四分之波片，9.聚焦透镜，10.样品，11.第二半波片，12.第二偏振耦合器，13.第二平面镜，14.准直系统，15.F-P标准具，16.1CXD，17.分束镜，18.第三平面镜，19.探测器。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。参见图1，一种SBS超声场激励下的OCT成像装置，包括:计算机1、第一激光器2、第二激光器4、F-P标准具15、ICXD 16、分束镜17和探测器19 ;计算机I分别连接第一激光器2、第二激光器4、第三平面镜18、探测器19和ICXD16 ;第二激光器4的出射光线与第一半波片5、第一偏振耦合器6、镀全反膜玻璃平板7、四分之波片8和聚焦透镜9的轴线共轴，并依次透过第一半波片5、第一偏振耦合器6、四分之波片8和聚焦透镜9，随后入射样品10 ;在镀全反膜玻璃平板7的一侧依次设置有第二偏振耦合器12和第二平面镜13 ;后向散射光被第二偏振耦合器12反射后，依次通过共轴的第二半波片11、分束镜17进入探测器19 ;分束镜17 —侧依次设置有第一偏振耦合器6和第一平面镜3，第一激光器2的出射光线通过第一平面镜3反射后被第一偏振耦合器6反射，然后依次通过镀全反膜玻璃平板7、四分之波片8、聚焦透镜9入射样品10 ;分束镜17的另一侧设置有第三平面镜18，且第三平面镜18可以沿着Z轴方向移动；在第二偏振耦合器12的另一侧设置有第二平面镜13，第二平面镜13的一侧设置有准直系统14、F-P标准具15及ICXD16，且第二平面镜13的出射光线与准直系统14和F-P标准具15共轴，第二平面镜13的出射光线经准直系统14入射F-P标准具15并由ICCD16 接收。
[0014]一种SBS超声场激励下的OCT成像装置的成像方法，其步骤如下:
1)采集单独的TD-OCT信号:
511:打开第二激光机4，输出一束竖直偏振光；
512:所述竖直偏振光经过第一半波片5变成水平偏振光，随后通过第一偏振耦合器6后继续向前传播，作为OCT系统的样品臂，其余被反射的光作为OCT系统的参考臂；
513:所述样品臂中，通过第一偏振耦合器6的水平偏振光，通过四分之波片8后变成圆偏振光，经过聚焦透镜9，聚焦于样品10中；
514:从所述样品10中返回的散射光通过四分之波片8后变成竖直偏振光，经镀有全反膜玻璃平板7反射，再经第二偏振耦合器12反射，通过第二半波片11变为水平偏振光，进入分束镜17 ；
515:所述参考臂中，经过第一偏振耦合器6反射的水平偏振光，通过分束镜17后被第三平面镜18反射，随后入射分束镜17，与上述步骤S14中水平偏振光发生干涉，并被探测器19接收，输入计算机I进行分析成像；
2)采集被探测液体在布里渊散射超声场激励下的所述样品的TD-OCT图像:
521:打开第一激光器2，输出一束竖直偏振光；
522:上述竖直偏振的窄带红外光第一偏振耦合器6反射，并入射四分之波片8，变成圆偏振光，经过聚焦透镜9入射所述样品10，激发所述样品10处于SBS超声场激励状态；
523:所述样品10中返回的后向布里渊散射光信号，通过四分之波片8变成水平偏振光，并一次经过镀全反膜玻璃平板7反射、第二偏振耦合器12透射，第二平面镜13反射后，通过准直系统14准直后入射到F-P标准具15上进行分光，最后由ICXD 16记录散射光谱，并输入计算机I ; S24:同步骤Sll?S15，获得所述样品10在产