专利名称：用于扫频激光的滤波器温度前馈调控稳频系统的制作方法
技术领域：
用于扫频激光的滤波器温度前馈调控稳频系统技术领域：
本实用新型涉及扫频激光技术领域和光学相干层析成像领域，尤其是涉及一种利用对扫频光源滤波器的工作温度进行前馈调控实现扫频激光稳频的系统。背景技术：
近年来，扫频激光在光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称 OCT)领域的研究和应用开发越来越受到重视。OCT是生物医学成像领域的新兴技术，具有无损伤、高分辨率等独特优点，在眼科领域、心血管内窥成像领域等逐步得到广泛应用。OCT 技术经过了时域、谱域(频域)技术阶段的发展，最新一代高性能OCT采用扫频激光作为系统光源，利用扫频激光高速频率扫描、高光谱分辨率的特性，大大提升了 OCT系统的检测速率和成像分辨率，使OCT实时二维、三维成像更具有可实现性，真正具备临床“光学显微活体解剖成像”的功能。经过研究，应用于OCT系统的扫频激光光源产生了几类技术实现方式。哈佛大学的Bouma小组，发展了基于光栅与旋转多面镜调谐滤波器的扫频激光光源；我国浙江大学丁志华小组也发展了基于双光栅和旋转多面镜的超精细调谐滤波器扫频激光光源(发明申请号201010108236. 9)。这类含有旋转多面镜的作为调谐滤波器件的光源方案，都面临多面镜旋转精度不稳定带来的扫频激光输出相位不稳定的问题；而且，带有自由空间结构调谐滤波器的扫频光源，体积较大，光路易受外界影响，可在实验室做研究用，却不适合开发成稳定性好、便携性高的扫频光源模块产品。美国麻省理工大学(MIT)的Fujimoto小组和加州大学的Chen小组等，发展出了基于光纤法布里珀罗调谐滤波器(fiber Fabry-Perot tunable filter, FFP-TF)的扫频光源，这种技术实现方案结构紧凑，但在应用中面临一个关键性障碍=FFP-TF的调谐频率漂移不稳定性问题。实验表明，影响FFP-TF调谐频率漂移的主要原因是环境变化因素，特别是温度变化因素。由外界温度变化和FFP-TF本身器件发热引起的温度变化，都会影响FFP-TF驱动机构的电压响应特性，从而使调谐频率发生漂移。因此，如何在FFP-TF方案基础上实现有效的调谐频率稳频，是此类扫频激光光源能真正应用于临床用OCT系统的关键。
实用新型内容为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可对扫频激光系统中滤波器的工作温度进行实时监测，并利用监测工作温度进行前馈调控实现扫频激光稳频输出的调控稳频系统。本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案为一种用于扫频激光的滤波器温度前馈调控稳频系统，包括有温度传感器模块、数据处理和控制模块、滤波器参数调控执行模块，所述温度传感器模块和滤波器参数调控执行模块均与所述数据处理和控制模块导通连接，且所述温度传感器模块安装在扫频激光系统上，所述滤波器参数调控执行模块与所述扫频激光系统导通连接；所述滤波器参数调控执行模块是半导体温度调节机构或者液冷式温度调节机构；所述液冷式温度调节机构包括有相互导通连接的液冷式温度调节的工质温度调节模块和液冷工质流动通道，且所述液冷式温度调节的工质温度调节模块与所述数据处理和控制模块导通连接，所述液冷工质流动通道设于所述扫频激光系统上；本实用新型稳频系统还包括有供给通过其他方式调控滤波器的调控信号输入的调控信号通道，所述调控信号通道与所述数据处理和控制模块导通连接；所述扫频激光系统包括有滤波器的滤波模块、滤波器压电驱动模块、色散延迟光纤圈、第一光纤隔离器、第二光纤隔离器、第三光纤隔离器、第四光纤隔离器、放大器、光纤耦合器和增压放大器；所述温度传感器模块安装在所述滤波器压电驱动模块上，所述液冷工质流动通道设于所述滤波器压电驱动模块周围。本实用新型的通过上述技术方案，即可利用温度传感器模块对滤波器的工作温度进行实时测量，并通过数据处理和控制模块计算出滤波器工作参数调控量进而对滤波器进行调控，实现扫频激光系统稳频输出。本实用新型所述的稳频系统可方便的集成到扫频光源系统中，极大地提升光源系统的扫频稳定性。
图1是本实用新型滤波器温度前馈调控稳频系统的扫频激光调谐频率漂移示意图。图2是实施例一本实用新型滤波器温度前馈调控稳频系统与光纤式扫频激光系统连接的结构示意图。图3是实施例二本实用新型滤波器温度前馈调控稳频系统与光纤式扫频激光系统连接的结构示意图。图4是本实用新型滤波器温度前馈调控稳频系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型技术方案进行详细说明。请参阅说明书附图图1-3。图中温度传感器模块1、数据处理和控制模块2、滤波器参数调控执行模块3、滤波器的滤波模块41、滤波器的压电驱动模块42、色散延迟光纤圈 43、第一光纤隔离器44、第二光纤隔离器45、第三光纤隔离器46、第四光纤隔离器47、放大器48、光纤耦合器49和增压放大器40和调控信号通道5。如图1、图2中所示本实用新型所述的滤波器温度前馈调控稳频系统包括有温度传感器模块1、数据处理和控制模块2、滤波器参数调控执行模块3，且温度传感器模块1和滤波器参数调控执行模块3均与数据处理和控制模块2导通连接。其中，温度传感器模块1安装在扫频激光系统的滤波器压电驱动模块42上，主要用于对滤波器的工作温度进行实时测量，并将温度数据输出到数据处理和控制模块2 ；数据处理和控制模块2主要用于将来自温度传感器模块1的滤波器工作温度数据 T1与标准值Ttl作对比，得到偏差值Δ T ；根据温度偏差值Δ T计算出滤波器工作参数调控量，并输出到滤波器参数调控执行模块3 ；滤波器参数调控执行模块3是一半导体温度调节机构，其与扫频激光系统的滤波器压电驱动模块42导通连接，该滤波器参数调控执行模块3主要用于根据来自数据处理和控制模块2的滤波器工作参数调控量，并对滤波器的工作参数进行调控，实现扫频激光系统稳频输出，避免扫频激光系统输出频率出现漂移现象。所述滤波器工作参数调控量可为温度调控量、驱动电压调控量、工作电流调控量等。当采用温度调控时，直接将温度调控到温度偏差允许范围；采用滤波器驱动电压间接调控时，按照温度变化与驱动电压变化的特性响应曲线(可从实验中测量获得相应的经验数据曲线)数据，利用驱动电压的调控抵消因为温度变化带来的滤波器频率特性的变化；采用滤波器驱动电流间接调控时，按照温度变化与驱动电流变化的特性响应曲线(可从实验中测量获得相应的经验数据曲线)数据，利用驱动电流的调控抵消因为温度变化带来的滤波器频率特性的变化。本实用新型所述的滤波器温度前馈调控稳频系统还包括有供给通过其他方式调控滤波器的调控信号输入的调控信号通道5，调控信号通道5与数据处理和控制模块2导通连接。另外，所述扫频激光系统包括有滤波器的滤波模块41、滤波器压电驱动模块42、 色散延迟光纤圈43、第一光纤隔离器44、第二光纤隔离器45、第三光纤隔离器46、第四光纤隔离器47、放大器48、光纤耦合器49和增压放大器40 ；其中，滤波器的滤波模块41、色散延迟光纤圈43、第一光纤隔离器44、放大器48和光纤耦合器49依次相连并形成环形回路，滤波器压电驱动模块42与滤波器的滤波模块41导通连接，而且光纤耦合器49还与依次连接导通的第三光纤隔离器46、增压放大器40和第四光纤隔离器47导通连接。如图3中所示本实用新型所述的滤波器温度前馈调控稳频系统实施例二与实施例一基本相同， 该滤波器温度前馈调控稳频系统同样包括有温度传感器模块1、数据处理和控制模块2、滤波器参数调控执行模块3和调控信号输入通道5，其连接关系以及与扫频激光系统的连接关系均与实施例一也基本相同。区别仅在于所述滤波器参数调控执行模块3是液冷式温度调节机构，包括有相互导通连接的液冷式温度调节的工质温度调节模块31和液冷工质流动通道32，且液冷式温度调节的工质温度调节模块31与数据处理和控制模块2导通连接，液冷工质流动通道32设于滤波器压电驱动模块42周围。如图4中所示本实用新型所述的滤波器温度前馈调控稳频系统的工作流程包括1000 安装于滤波器上的温度传感器1测量扫频激光系统中滤波器的工作温度 T1;1001 温度传感器1测量的滤波器的工作温度T1被转换为数字信号送入数据处理和控制模块2 ；1002 数据处理和控制模块2计算出滤波器实时工作温度T1与标准工作温度Ttl的偏差Δ T ；1003 数据处理和控制模块2判断温度偏差Δ T是否在允许的偏差范围之内？ “是”则执行步骤1004，“否”则执行步骤1005 ；1004 若温度偏差Δ T在允许的偏差范围，则保持当前滤波器工作参数；1005 若温度偏差Δ T超出允许的偏差范围，则数据处理和控制模块2计算出相应的滤波器工作参数调控量，并将该滤波器工作参数调控量传送至滤波器参数调控执行模块3。1006 滤波器参数调控执行模块3根据数据处理和控制模块2输入的滤波器工作参数调控量，利用滤波器参数调控执行模块3中相应调控机构进行滤波器工作参数调节， 实现扫频激光系统以稳频输出扫频激光。其中，对偏差值Δ T的偏差要求是为零或者某一符合精度的小量值。以上内容是结合具体的优选技术方案对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于扫频激光的滤波器温度前馈调控稳频系统，其特征在于包括有温度传感器模块(1)、数据处理和控制模块(2)、滤波器参数调控执行模块(3)，所述温度传感器模块 (1)和滤波器参数调控执行模块(3 )均与所述数据处理和控制模块(2 )导通连接，且所述温度传感器模块(1)安装在扫频激光系统上，所述滤波器参数调控执行模块(3)与所述扫频激光系统导通连接。
2.根据权利要求1所述的滤波器温度前馈调控稳频系统，其特征在于所述滤波器参数调控执行模块(3)是半导体温度调节机构或者液冷式温度调节机构。
3.根据权利要求2所述的滤波器温度前馈调控稳频系统，其特征在于所述是液冷式温度调节机构包括有相互导通连接的液冷式温度调节的工质温度调节模块(31)和液冷工质流动通道(32)，且所述液冷式温度调节的工质温度调节模块(31)与所述数据处理和控制模块(2)导通连接，所述液冷工质流动通道(32)设于所述扫频激光系统上。
4.根据权利要求1所述的滤波器温度前馈调控稳频系统，其特征在于还包括有供给通过其他方式调控滤波器的调控信号输入的调控信号通道(5)，所述调控信号通道(5)与所述数据处理和控制模块(2)导通连接。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的滤波器温度前馈调控稳频系统，其特征在于 所述扫频激光系统包括有滤波器的滤波模块(41)、滤波器压电驱动模块(42)、色散延迟光纤圈(43)、第一光纤隔离器(44)、第二光纤隔离器(45)、第三光纤隔离器(46)、第四光纤隔离器(47)、放大器(48)、光纤耦合器(49)和增压放大器(40);所述温度传感器模块(1)安装在所述滤波器压电驱动模块(42)上，所述液冷工质流动通道(32)设于所述滤波器压电驱动模块(42)周围。
专利摘要本实用新型提供了一种用于扫频激光的滤波器温度前馈调控稳频系统，包括有温度传感器模块、数据处理和控制模块、滤波器参数调控执行模块，所述温度传感器模块和滤波器参数调控执行模块均与所述数据处理和控制模块导通连接，且所述温度传感器模块安装在扫频激光系统的滤波器压电驱动模块上，所述滤波器参数调控执行模块与所述扫频激光系统导通连接。这样，即可利用温度传感器模块对滤波器的工作温度进行实时测量，并通过数据处理和控制模块计算出滤波器工作参数调控量进而对滤波器进行调控，实现扫频激光系统稳频输出；而且，本实用新型所述的稳频系统可方便的集成到扫频光源系统中，极大地提升光源系统的扫频稳定性。
文档编号G05D23/19GK202257309SQ20112034097
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月12日 优先权日2011年9月12日
发明者朱锐, 高强 申请人:深圳沃夫特影像技术有限公司