一种近红外脑功能成像的激光系统及成像方法与流程

1.本发明涉及激光成像领域，尤其涉及一种近红外脑功能成像的激光系统及成像方法。


背景技术：

2.近红外脑功能成像的原理是通过计算照射在脑区的两个波长光的光强变化，求解出脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白的变化，来反映脑区活动的程度。由于激光二极管的出射光具有发散角小、光谱窄、易于调制、与光纤耦合效率高的特点，激光二极管被广泛用于近红外脑功能成像的光源。在多通道测量时，由于激光二极管的个体差异，相同发射光功率下每个激光管的驱动电流不一样，测量前需要对光源进行校准，即确定每个通道的比例系数，在进行通道切换时，根据系数调整激光二极管的驱动电流大小。
3.为了解决现有技术由于激光管的差异，需要进行校准的技术问题，需要一种近红外脑功能成像的激光系统。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种近红外脑功能成像的激光系统及成像方法，具备方便成像、无需进行校准，减少了不同通道光功率误差的优点，解决了现有的激光成像系统需要进行校准的问题。
5.根据本技术实施例提供的一种近红外脑功能成像的激光系统，包括。
6.第一激光光源和第二激光光源，第一激光光源和第二激光光源输出两种不同波长的光；
7.第一恒流驱动和第二恒流驱动，第一恒流驱动连接第一激光光源，第二恒流驱动连接第二激光光源，第一恒流驱动、第二恒流驱动输出恒定电流分别驱动第一激光光源、第二激光光源发射激光；
8.散热系统，分别与第一激光光源、第二激光光源连接，散热系统用于控制第一激光光源、第二激光光源的温度保持恒定；
9.控制器，控制器分别连接第一恒流驱动、第二恒流驱动，控制器设定恒流驱动的电流大小进而控制第一激光光源、第二激光光源的输出光功率；
10.光开关模块，控制器连接光开关模块，可控制光开关模块将入射光传输至任意激光输出通道；
11.光纤合束，将两个不同波长的光耦合，并将耦合的激光输入至光开关模块。
12.优选地，所述第一激光光源和第二激光光源激光管的波长分别为780nm和830nm。
13.优选地，所述散热系统采用导热结构或半导体制冷，所述光纤合束使用准直透镜。
14.为了解决上述技术问题，本发明提供一种近红外脑功能成像的激光成像方法，应用上述一种近红外脑功能成像的激光系统，包括如下步骤：
15.控制器控制第一恒流驱动和第二恒流驱动输出恒定大小的电流至第一激光光源
和第二激光光源；
16.第一激光光源和第二激光光源的输出光经过光纤合束耦合后传输至光开关模块的输入端；
17.控制器控制光开关模块，使激光依次输出至激光输出通道。
18.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
19.本发明通过使用光功率稳定的恒定光源，依靠光开关模块和光纤合束将两个波长的激光依次传输至多个激光输出通道，使每个激光输出通道的光功率保持在恒定的范围，去除了激光光源校准的步骤，降低了系统控制的复杂度，减少了不同通道光功率的误差，保证每个激光通道光功率的一致性。
20.控制器控制第一恒流驱动和第二恒流驱动输出恒定大小的电流至第一激光光源和第二激光光源，第一激光光源和第二激光光源的输出光经过光纤合束耦合后传输至光开关模块的输入端；控制器控制光开关模块，使激光依次输出至激光输出通道。由于每个激光输出通道的光均来自两个光功率稳定的激光光源，因此每个激光输出通道的光功率差异远远小于激光管的个体差异。
21.与采用多个激光管的光源系统相比，本发明无需频繁切换和开关激光管，消除了开关激光管产生的光功率波动。单个激光管处于持续稳定的工作状态，缩短建立稳定光功率的时间。所有激光输出通道的激光均来自相同的激光管，避免了不同激光管的个体差异带来的光功率差异，无需对每个激光输出通道进行校准。传统的光源系统使用模拟开关来切换激光输出通道，即每个激光输出通道必须配置对应的激光管；而光开关模块能直接改变激光的传输路径，使用较少的组件，也能达到切换激光输出通道的目的，可降低系统复杂度，节省硬件成本。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明第一实施例的结构示意图；
24.图2位本发明第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
27.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
28.请参阅图1，本发明第一实施例提供一种近红外脑功能成像的激光系统10，包括第一激光光源11和第二激光光源12，第一激光光源11和第二激光光源12输出两种不同波长的光；
29.第一恒流驱动13和第二恒流驱动14，第一恒流驱动13连接第一激光光源11，第二恒流驱动14连接第二激光光源12，第一恒流驱动13、第二恒流驱动14输出恒定电流分别驱动第一激光光源11、第二激光光源12发射激光；
30.散热系统15，分别与第一激光光源11、第二激光光源12连接，散热系统15用于控制第一激光光源11、第二激光光源12的温度保持恒定；
31.控制器16，控制器16分别连接第一恒流驱动13、第二恒流驱动14，控制器16设定恒流驱动的电流大小进而控制第一激光光源11、第二激光光源12的输出光功率；
32.光开关模块17，控制器16连接光开关模块17，可控制光开关模块17将入射光传输至任意激光输出通道；
33.光纤合束18，将两个不同波长的光耦合，并将耦合的激光输入至光开关模块17。
34.可以理解，在本实施例中，所述第一激光光源11和第二激光光源12激光管的波长范围是600-1100nm，优选地，波长分别为780nm和830nm。
35.可以理解，在本实施例中，所述散热系统15采用导热结构或半导体制冷，优选地，使用导热结构与激光管紧密接触。
36.可以理解，在本实施例中，所述光纤合束18使用准直透镜，可进一步缩小体积。
37.可以理解，在本实施例中，所述第一恒流驱动13和第二恒流驱动14可使用专用的恒流源芯片，进一步缩小电路结构。优选的，所用第一恒流驱动13和第二恒流驱动14为可调整电流大小的恒流驱动结构。
38.可以理解，在本实施例中，光开关模块17可以是单个光开关模块17或多个模块的组合。优选的，使用单个光开关模块17减少不同光传输路径带来的差异性。
39.请参阅图2，本发明第二实施例提供一种近红外脑功能成像的激光成像方法100，应用上述的一种近红外脑功能成像的激光系统10，包括如下步骤：
40.步骤s1：控制器控制第一恒流驱动和第二恒流驱动输出恒定大小的电流至第一激光光源和第二激光光源；
41.步骤s2：第一激光光源和第二激光光源的输出光经过光纤合束耦合后传输至光开关模块的输入端；
42.步骤s3：控制器控制光开关模块，使激光依次输出至激光输出通道。
43.本技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
44.本发明通过使用光功率稳定的恒定光源，依靠光开关模块和光纤合束将两个波长的激光依次传输至多个激光输出通道，使每个激光输出通道的光功率保持在恒定的范围，去除了激光光源校准的步骤，降低了系统控制的复杂度，减少了不同通道光功率的误差，保证每个激光通道光功率的一致性。
45.控制器控制第一恒流驱动和第二恒流驱动输出恒定大小的电流至第一激光光源和第二激光光源，第一激光光源和第二激光光源的输出光经过光纤合束耦合后传输至光开关模块的输入端；控制器控制光开关模块，使激光依次输出至激光输出通道。由于每个激光输出通道的光均来自两个光功率稳定的激光光源，因此每个激光输出通道的光功率差异远
远小于激光管的个体差异。
46.与采用多个激光管的光源系统相比，本发明无需频繁切换和开关激光管，消除了开关激光管产生的光功率波动。单个激光管处于持续稳定的工作状态，缩短建立稳定光功率的时间。所有激光输出通道的激光均来自相同的激光管，避免了不同激光管的个体差异带来的光功率差异，无需对每个激光输出通道进行校准。传统的光源系统使用模拟开关来切换激光输出通道，即每个激光输出通道必须配置对应的激光管；而光开关模块能直接改变激光的传输路径，使用较少的组件，也能达到切换激光输出通道的目的，可降低系统复杂度，节省硬件成本。
47.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。