全光纤三维断层扫描系统的制作方法

本发明涉及一种光学检视系统，尤其是指一种全光纤三维断层扫描系统，能够利用撷取光学信号以获取影像的技术且采用全光纤的线路架构，可对光学散射介质如生物组织等快速进行线或面扫描，以获得高分辨率的三维图像。

背景技术：

1、在许多当前行业中，检查微小结构的表面或获得三维信息是非常重要的。在光干涉领域中，当参考光束和扫描光束的路径长度彼此一致时发生干涉。更具体地，干涉产生条件是光源同调长度(coherence length)。当路径长度差小于光源同调长度时，将发生光学干涉。非透明标本可以用迈克尔逊干涉仪(michelson interferometer)或米劳干涉仪(mirau interferometer)检查。透明样品也可以通过干涉法测量。

2、迈克尔逊干涉仪是光学干涉仪中最常用的配置之一。通过使用分束器(beamsplitter)，光源被分为两个路径。两个光束都被反射回分束器，然后分束器合并并产生干涉。所产生的未导向回光源的干涉图样通常会导向到某类型的光电侦测器(detector)或照相机。对于干涉仪的不同应用，两个光路可以具有不同的长度，或者可以包含光学元件甚至被测材料。光源向分束器提供初始光束，该分束器将初始光分成两束。将两个光束之一照射到样品上，将另一个光束照射到反射镜中以形成参考路径。在两个光束反射回到分束器之后，它们将被合并并导向到侦测器，从而在侦测器上生成干涉图案。

3、米劳(mira)干涉仪是另一种常用的光学干涉仪配置。米劳干涉仪的工作原理与迈克尔逊干涉仪相同。两者之间的区别在于参考臂(reference arm)的实际位置。米劳干涉仪的参考臂位于显微镜物镜组件内光源向透镜l产生初始光束，透镜将光束折射到分束器以产生两个光束。一个光束被照射到样品中，另一光束被反射回透镜l上的半反射镜。可以应用另一种光学系统来组合两个光束以生成干涉图样。例如，如果样本可以是透明的，则在样本下方配置另一个光学系统。如果样本是不透明的，则应在样本上方配置具有反射镜以收集两个光束的光学系统。

4、尽管迈克尔逊干涉仪和米劳干涉仪都被广泛使用，但是仅使用一个光束探测样本，并且使用参考光束会产生干扰。因此，在两种情况下，来自光源的光最多只有一半可以到达样品表面。这极大地限制了在样品表面上检测精细特征的能力。此外，参考路径对系统至关重要，这将导致迈克尔逊干涉仪的复杂性。尽管可以使用米劳干涉仪获得干涉结果，但在非透明样品中，由于必须使用背散射光进行干涉，因此进一步降低照射在样品上的光强度，并且容易丢失样品深度和厚度的信息。

5、因此，如何解决上述现有技术的问题与缺失，即为相关业者所亟欲研发的课题所在。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种全光纤三维断层扫描系统。

2、本发明提供一种全光纤三维断层扫描系统，尤用以对待观测物高速进行三维断层扫描，全光纤三维断层扫描系统包括扫频激光器、第一光耦合器、第一光学扫描模块、第二光学扫描模块、第二光耦合器与平衡侦测器。扫频激光器用以发射出不同波长的激光光线。第一光耦合器以光纤连接至扫频激光器，第一光耦合器用以接收扫频激光器所发射出的初始入射光线，并且将其分路为第一入射光线与第二入射光线，其中第一入射光线的光线数量为第二入射光线的40～60倍。第一光学扫描模块以光纤连接至第一光耦合器以接收第一入射光线，其中第一入射光线射向待观测物以产生第一反射光线。第二光学扫描模块以光纤连接至第一光耦合器以接收第二入射光线，其中第二入射光线射向一平面镜以产生第二反射光线。第二光耦合器以光纤连接至第一光学扫描模块与第二光学扫描模块以分别将第一反射光线与第二反射光线予以合并，其中该第二光耦合器的两个输出口输出同样光线数量的第一目标光线与第二目标光线且彼此进行光学干涉效应。平衡侦测器以光纤连接至第二光耦合器的两个输出口，以接收第一目标光线与第二目标光线，且在进行信号处理后输出光学测量信号。

3、在本发明的一实施例中，第一光学扫描模块包括第一光循环器、第一光准直器、第一凸透镜与电控衰减器。第一光循环器以光纤连接至第一光耦合器以接收第一入射光线，其中第一入射光线从第一光循环器的第一端口进入且从第二端口出去。第一光准直器以光纤连接至第一光循环器的第二端口，第一光准直器用以将第一入射光线的发散光转变为平行光。第一凸透镜设置于第一光准直器的前方，其中第一入射光线会通过第一光准直器且通过第一凸透镜而射向待观测物，以产生第一反射光线。电控衰减器，其输入口以光纤连接至第一光循环器的第三端口以接收第一反射光线且根据一衰减参数值予以衰减。

4、在本发明的一实施例中，第二光学扫描模块包括第二光循环器、第二光准直器与第二凸透镜。第二光循环器以光纤连接至第一光耦合器以接收第二入射光线，其中第二入射光线从第二光循环器的第一端口进入且从第二端口出去。第二光准直器以光纤连接至第二光循环器的第二端口，第二光准直器用以将第二入射光线的发散光转变为平行光。第二凸透镜设置于第二光准直器的前方，其中第二入射光线会通过第二光准直器且通过第二凸透镜而射向一平面镜，以产生第二反射光线。

5、在本发明的一实施例中，第二光耦合器的两个输入口以光纤分别连接至电控衰减器的输出口与第二光循环器的第三端口以分别将第一反射光线与第二反射光线予以合并。

6、在本发明的一实施例中，第一入射光线与第二入射光线分别同时到达待观测物与平面镜。

7、在本发明的一实施例中，第一反射光线与第二反射光线同时到达第二光耦合器。

8、在本发明的一实施例中，电控衰减器的该衰减参数值为根据待观测物的种类而来手动或自动设定。

9、综上所述，本发明所提供的全光纤三维断层扫描系统能够带来以下功效：

10、1.可对光学散射介质如生物组织等快速进行线或面扫描，以获得高分辨率的三维图像；

11、2.通过光纤线更容易且更准确地架设整个光学断层扫系统；以及

12、3.具有高弹性的扩充能力、扫描的高分辨率与高效率。

13、以下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

技术特征：

1.一种全光纤三维断层扫描系统，尤用以对一待观测物高速进行三维断层扫描，其特征在于，该全光纤三维断层扫描系统包括：

2.如权利要求1所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该第一光学扫描模块包括：

3.如权利要求1所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该第二光学扫描模块包括：

4.如权利要求2和3所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该第二光耦合器的两个输入口以光纤分别连接至该电控衰减器的输出口与该第二光循环器的第三端口以分别将该第一反射光线与该第二反射光线予以合并。

5.如权利要求1所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该第一入射光线与该第二入射光线分别同时到达该待观测物与该平面镜。

6.如权利要求1所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该第一反射光线与该第二反射光线同时到达该第二光耦合器。

7.如权利要求2所述的全光纤三维断层扫描系统，其特征在于，该电控衰减器的该衰减参数值为根据该待观测物的种类而来手动或自动设定。

技术总结
本发明公开一种全光纤三维断层扫描系统，其包括扫频激光器、第一光耦合器、第一光循环器、第一光准直器、第一凸透镜、电控衰减器、第二光循环器、第二光准直器、第二凸透镜、第二光耦合器与平衡侦测器。全光纤三维断层扫描系统包括的扫频激光器能够利用撷取光学信号以获取影像的技术且采用全光纤的线路架构，可对光学散射介质如生物组织等快速进行线或面扫描，以获得高分辨率的三维图像。

技术研发人员：蔡宗霖,郭俊毅,陈律名
受保护的技术使用者：高科晶捷自动化股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13