專利名稱：共臂型干涉儀光學(xué)探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)干涉儀中的內(nèi)窺式光學(xué)探頭，尤其是一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，屬于光學(xué)成像檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光學(xué)干涉成像檢測技術(shù)具有無損傷、動態(tài)范圍大、空間分辨率聞等優(yōu)點(diǎn)，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ绻鈱W(xué)相干層析技術(shù)(Optical coherence tomography,OCT)在眼科、胃腸道檢查、腫瘤、癌癥、牙科的早期診斷以及胚胎發(fā)育生物學(xué)等研究中，都具有重要的應(yīng)用前景。不過，由于光對生物組織的穿透深度有限，OCT技術(shù)大部分應(yīng)用于生物組織表面底層1_3_以下的圖像檢測。為了克服光穿透深度的限制，內(nèi)窺式的光學(xué)探頭得以發(fā)明和研制。 光學(xué)干涉儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中包括信號臂和參考臂，目前已有的小型化光學(xué)探頭雖然在尺寸上能滿足內(nèi)窺式檢測的要求，但在功能結(jié)構(gòu)上大都是作為參考臂或信號臂的一個(gè)鏡頭來使用，干涉儀系統(tǒng)仍屬于信號臂和參考臂分離的結(jié)構(gòu)，這就使得干涉儀系統(tǒng)(如光纖邁克爾遜干涉儀、光纖馬赫-曾德干涉儀等)的相位穩(wěn)定性差，對外界環(huán)境因素(如振動)影響敏感，靈敏度較低，這為內(nèi)窺式OCT技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用帶來一定的困難。為解決這一問題，共參考臂和信號臂的干涉儀或共參考臂和信號臂的干涉儀探頭的研制是一個(gè)有效的技術(shù)途經(jīng)。一個(gè)典型的共臂型(共參考臂和信號臂)干涉儀探頭為了滿足內(nèi)窺式成像檢測所需的機(jī)械生物相容性好的特點(diǎn)，可用光纖連接光源和干涉儀及其探頭部分。但目前的共參考臂和信號臂的干涉儀探頭大都是用普通單模光纖與準(zhǔn)直或聚焦鏡頭直接連接，這會因單模光纖的模場直徑很小Γ9微米)，而使焦距或工作距離受到很大的限制；另外，所用的鏡頭是分立的微小透鏡或分光棱鏡，這會使探頭的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很差，影像干涉信號的質(zhì)量，本發(fā)明正是針對這一關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行展開的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服目前尚無結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、干涉信號質(zhì)量高的共參考臂和信號臂的內(nèi)窺式光學(xué)探頭問題，提供一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，是一種小型化、結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定的共參考臂和信號臂光學(xué)探頭。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，包括單模光纖、第一圓柱形擴(kuò)束器、圓柱形光束準(zhǔn)直器和圓柱形分束器，所述單模光纖、第一圓柱形擴(kuò)束器、圓柱形光束準(zhǔn)直器和圓柱形分束器依次在端面處首尾連接成一體，構(gòu)成共臂型干涉儀光學(xué)探頭。上述圓柱形分束器的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)由中空的圓柱形玻璃管和第一圓柱形自聚焦透鏡構(gòu)成，所述第一圓柱形自聚焦透鏡固定于所述圓柱形玻璃管的中空位置；所述中空的圓柱形玻璃管與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器連接的一端鍍增透膜，所述中空的圓柱形玻璃管的另一端鍍反射膜。上述圓柱形分束器的另一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)由中空的圓柱形玻璃管和第二圓柱形自聚焦透鏡構(gòu)成，所述第二圓柱形自聚焦透鏡連接于所述圓柱形玻璃管的輸出端面；所述中空的圓柱形玻璃管與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器連接的一端鍍增透膜，所述中空的圓柱形玻璃管與所述第二圓柱形自聚焦透鏡連接的一端鍍反射膜。上述圓柱形分束器的再一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)由中空的圓柱形玻璃管制成，所述中空的圓柱形玻璃管依次在端面處連接第二圓柱形擴(kuò)束器和第二圓柱形自聚焦透鏡，所述中空的圓柱形玻璃管與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器連接的一端鍍增透膜，所述中空的圓柱形玻璃管與所述第二圓柱形擴(kuò)束器連接的一端鍍反射膜。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明共臂型干涉儀光學(xué)探頭通過利用擴(kuò)束器將光束擴(kuò)大，克服了單模光纖的模場直 徑小帶來的輸出光束光斑過小的問題；利用在前后兩端分別鍍增透膜和反射膜的分束器將準(zhǔn)直后的光束分成兩部分,一部分用于參考光，一部分用于信號光，實(shí)現(xiàn)了共參考臂和信號臂的共臂


圖1是本發(fā)明的自聚焦透鏡連接于形玻璃管內(nèi)部的共臂型干涉儀光學(xué)探頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的自聚焦透鏡連接于形玻璃管內(nèi)部的圓柱形分束器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的自聚焦透鏡連接于形玻璃管端面的共臂型干涉儀光學(xué)探頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的在分束器后帶擴(kuò)束功能的共臂型干涉儀光學(xué)探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖論述如下
實(shí)施例一
參見圖1，本共臂型干涉儀光學(xué)探頭，包括單模光纖101、第一圓柱形擴(kuò)束器102、圓柱形光束準(zhǔn)直器103和圓柱形分束器104,所述單模光纖101、第一圓柱形擴(kuò)束器102、圓柱形光束準(zhǔn)直器103和圓柱形分束器104依次在端面處首尾連接成一體，構(gòu)成共臂型干涉儀光學(xué)探頭。參見圖1和圖2,圓柱形分束器104由中空的圓柱形玻璃管201和第一圓柱形自聚焦透鏡202構(gòu)成，第一圓柱形自聚焦透鏡202連接于圓柱形玻璃管201的中空位置；中空的圓柱形玻璃管201與圓柱形光束準(zhǔn)直器103連接的一端鍍增透膜203，所述中空的圓柱形玻璃管201的另一端鍍反射膜204。本實(shí)施例中的中空的圓柱形玻璃管201的軸線長度為J1，折射率為A1，第一圓柱形自聚焦透鏡202的軸線長度為I”中心折射率為/ 2，第一圓柱形自聚焦透鏡202輸出端面至聚焦平面105的間距為72，它們的關(guān)系滿足光學(xué)干涉所需的等光程原理，即滿足關(guān)系式
衫A = 2*4 +4 ;本實(shí)施例中的第一圓柱形擴(kuò)束器102可采用折射率均勻的玻璃棒或空芯光纖制成；本實(shí)施例中的單模光纖101、第一圓柱形擴(kuò)束器102、圓柱形光束準(zhǔn)直器103和圓柱形分束器104依次在端面處連接成一體的連接方式可以是粘結(jié)劑粘結(jié)或是熔接機(jī)熔焊。實(shí)施例二參見圖1、圖2和圖3，本共臂型干涉儀光學(xué)探頭，圓柱形分束器104由中空的圓柱形玻璃管201和第二圓柱形自聚焦透鏡301構(gòu)成，第二圓柱形自聚焦透鏡301連接于圓柱形玻璃管201的輸出端面；中空的圓柱形玻璃管201與圓柱形光束準(zhǔn)直器103連接的一端鍍增透膜203，所述中空的圓柱形玻璃管201與所述第二圓柱形自聚焦透鏡301連接的一端鍍反射膜204。本實(shí)施例中的中空的圓柱形玻璃管201的軸線長度為J1，折射率為Z7l，第二圓柱形自聚焦透鏡301的軸線長度為73，中心折射率為/ 2，第二圓柱形自聚焦透鏡301輸出端面至聚焦平面105的間距為74，它們的關(guān)系滿足光學(xué)干涉所需的等光程原理，即滿足關(guān)系式
-4 = 4+ 2-4H ;本實(shí)施例中的第一圓柱形擴(kuò)束器102可采用折射率均勻的玻璃棒或空芯光纖制成；本實(shí)施例中的單模光纖101、第一圓柱形擴(kuò)束器102、圓柱形光束準(zhǔn)直器103、圓柱形玻璃管201和第二圓柱形自聚焦透鏡301依次在端面處連接成一體的連接方式可以是粘結(jié)劑粘結(jié)或是熔接機(jī)熔焊。
實(shí)施例三
參見圖1、圖3和圖4，本共臂型干涉儀光學(xué)探頭，圓柱形分束器104由中空的圓柱形玻璃管201制成，中空的圓柱形玻璃管201依次在端面處連接第二圓柱形擴(kuò)束器401和第三圓柱形自聚焦透鏡402，所述中空的圓柱形玻璃管201與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器103連接的一端鍍增透膜203，所述中空的圓柱形玻璃管201與所述第二圓柱形擴(kuò)束器401連接的一端鍍反射膜204。本實(shí)施例中的中空的圓柱形玻璃管201的軸線長度為J1，折射率為Z7l，第二圓柱形擴(kuò)束器401的軸線長度為75，折射率為Ih,第三圓柱形自聚焦透鏡402的軸線長度為76，中心折射率為/ 4，自聚焦透鏡輸出端面至聚焦平面105的間距為77，它們的關(guān)系滿足光學(xué)干涉
所需的等光程原理，即滿足關(guān)系式SW1 =;本實(shí)施例中的第一圓柱形擴(kuò)束
器102和第二圓柱形擴(kuò)束器401可采用折射率均勻的玻璃棒或空芯光纖制成；本實(shí)施例中的單模光纖101、第一圓柱形擴(kuò)束器102、圓柱形光束準(zhǔn)直器103、圓柱形玻璃管201、第二圓柱形擴(kuò)束器401和第三圓柱形自聚焦透鏡402依次在端面處連接成一體的連接方式可以是粘結(jié)劑粘結(jié)或是熔接機(jī)熔焊。
權(quán)利要求
1.一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，其特征在于包括單模光纖(101)、第一圓柱形擴(kuò)束器 (102)、圓柱形光束準(zhǔn)直器(103)和圓柱形分束器(104)，所述單模光纖(101)、第一圓柱形擴(kuò)束器(102)、圓柱形光束準(zhǔn)直器(103)和圓柱形分束器(104)依次在端面處首尾粘結(jié)劑粘結(jié)或是熔接機(jī)熔焊成一體，構(gòu)成共臂型干涉儀光學(xué)探頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，其特征在于所述圓柱形分束器(104)由中空的圓柱形玻璃管(201)和第一圓柱形自聚焦透鏡(202)構(gòu)成，所述第一圓柱形自聚焦透鏡(202)固定于所述圓柱形玻璃管(201)的中空位置；所述中空的圓柱形玻璃管(201)與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器(103)連接的一端鍍增透膜(203)，所述中空的圓柱形玻璃管(201)的另一端鍍反射膜(204)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，其特征在于所述圓柱形分束器(104)由中空的圓柱形玻璃管(201)和第二圓柱形自聚焦透鏡(301)構(gòu)成，所述第二圓柱形自聚焦透鏡(301)連接于所述圓柱形玻璃管(201)的輸出端面；所述中空的圓柱形玻璃管(201)與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器(103)連接的一端鍍增透膜(203)，所述中空的圓柱形玻璃管(201)與所述第二圓柱形自聚焦透鏡(301)連接的一端鍍反射膜(204)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，其特征在于所述圓柱形分束器(104)由中空的圓柱形玻璃管(201)制成，所述中空的圓柱形玻璃管(201)依次在端面處連接第二圓柱形擴(kuò)束器(401)和第三圓柱形自聚焦透鏡(402)，所述中空的圓柱形玻璃管 (201)與所述圓柱形光束準(zhǔn)直器(103)連接的一端鍍增透膜(203)，所述中空的圓柱形玻璃管(201)與所述第二圓柱形擴(kuò)束器(401)連接的一端鍍反射膜(204 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種共臂型干涉儀光學(xué)探頭，包括單模光纖、圓柱形擴(kuò)束器、圓柱形光束準(zhǔn)直器和圓柱形分束器，單模光纖、圓柱形擴(kuò)束器、圓柱形光束準(zhǔn)直器和圓柱形分束器依次在端面處連接成一體，構(gòu)成共參考臂和信號臂型的干涉儀光學(xué)探頭。本發(fā)明提供的共臂型干涉儀光學(xué)探頭具有尺寸小型化、結(jié)構(gòu)牢固、性能穩(wěn)定的性能，可用于光學(xué)干涉檢測的內(nèi)窺鏡成像技術(shù)。
文檔編號A61B5/00GK103006183SQ20121056713
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王馳, 畢書博, 夏學(xué)勤, 于瀛潔 申請人:上海大學(xué)