The invention discloses a multi-mode optical fiber three-dimensional imaging device and method based on high-speed wavefront modulation, belonging to the field of optical fiber microendoscopy. The device comprises a laser, a first beam splitter dividing the laser beam into object light and reference light, a measurement module for measuring transmission matrix, and a photoelectric detector for recording the intensity information of sample reflected light or sample fluorescence, and an object light. The optical path is equipped with a digital micromirror array which modulates the object light and a multimode optical fiber for transmitting the modulated object light. The input end of the multimode optical fiber is equipped with a first objective lens which couples the modulated object light. The measurement component includes a second objective lens, a second beam splitter, a camera and a computer connected with the camera. When measuring the transmission matrix, the output end of the multimode optical fiber is connected to the second one. A three-dimensional spatial transmission matrix corresponding to the focal plane of the second objective is obtained by means of a measuring component. When collecting the three-dimensional image of the sample, the sample is placed at the output end of the multimode optical fiber.
【技术实现步骤摘要】
一种基于高速波前调制的多模光纤三维成像装置及方法
本专利技术涉及光纤显微内镜领域,具体地说,涉及一种基于高速波前调制的多模光纤三维成像装置及方法。
技术介绍
光纤内镜是一种成像器械,它简单有效的结合了纤维光学、可调谐器械、以及远测目视装置。在使用器械时,先将导光管接上相应的光源,通过导管插入需要检测的区域,控制操作部件即可实现对观察区域的成像。这种器械由于兼具优秀的传像能力与弯曲性能,且很强的抗电磁场、高温能力,被广泛使用在医疗和工业检测当中。单模光纤束是目前最常用的内窥光纤,但是这种光学系统的探测端为了取得较好的成像效果,通常需要加装微透镜,导致光纤端面尺寸增大,给细微通道探测带来了困难。同时光纤束中单模光纤与单模光纤的间隔,及蜂窝状排布还会带来蜂窝噪声。这些缺陷限制了其进一步的应用。与单模光纤束相比,多模光纤具有以下优势:更高的耦合效率、同直径下容纳的模式数量更多、更高的光收集效率、更低的制备成本。过去由于模式色散的限制,多模光纤难以用于成像,而近年来快速发展的波前整形技术可以很好的消除多模光纤的模式色散,并进行成像,使其在内耳诊断,深度脑部观察等领域成为一种强有力的内窥器件。目前的研究成果已经展现出这一领域良好的发展应用前景。目前常用的基于波前整形的多模光纤成像设备工作方式主要是点扫描,依据生成聚焦光斑的方法不同,有以下几种类型的系统:(1)相位共轭型相位共轭型系统运用相位共轭波,即在偏振、振幅不改变情况下与初始光波的相位彼此共轭、互为时间反演的光波,校正光在多模光纤中的传播畸变,以此来生成聚焦光斑。这种方法的重要限制在于系统要求调制器件和探测器件有 ...
【技术保护点】
1.一种基于高速波前调制的多模光纤三维成像装置,包括激光器、将所述激光器的光束分为物光和参考光的第一分束镜、用于测量传输矩阵的测量组件以及用于记录样品反射光或样品荧光的光强信息的光电探测器,其特征在于:所述物光的光路上设有对所述物光进行调制的数字微镜阵列和用于传输调制后物光的多模光纤,所述多模光纤的输入端设有将所述调制后物光进行耦合的第一物镜;所述测量组件包括设置在所述多模光纤的输出端的第二物镜、用于反射所述参考光并使所述物光与所述参考光进行干涉的第二分束镜、用于记录所述物光与所述参考光的干涉情况的相机以及与所述相机通讯连接的计算机;测量传输矩阵时,将所述多模光纤的输出端连接至所述第二物镜,利用所述测量组件得到第二物镜的焦平面对应的三维空间传输矩阵;收集样品三维图像时,将样品放置到所述多模光纤的输出端。
【技术特征摘要】
1.一种基于高速波前调制的多模光纤三维成像装置,包括激光器、将所述激光器的光束分为物光和参考光的第一分束镜、用于测量传输矩阵的测量组件以及用于记录样品反射光或样品荧光的光强信息的光电探测器,其特征在于:所述物光的光路上设有对所述物光进行调制的数字微镜阵列和用于传输调制后物光的多模光纤,所述多模光纤的输入端设有将所述调制后物光进行耦合的第一物镜;所述测量组件包括设置在所述多模光纤的输出端的第二物镜、用于反射所述参考光并使所述物光与所述参考光进行干涉的第二分束镜、用于记录所述物光与所述参考光的干涉情况的相机以及与所述相机通讯连接的计算机;测量传输矩阵时,将所述多模光纤的输出端连接至所述第二物镜,利用所述测量组件得到第二物镜的焦平面对应的三维空间传输矩阵;收集样品三维图像时,将样品放置到所述多模光纤的输出端。2.根据权利要求1所述的多模光纤三维成像装置,其特征在于:所述的物光的光路上还设有将所述物光反射到所述的数字微镜阵列的反射镜,经所述数字微镜阵列反射的物光的光路上设有第一4F系统和将样品光强信息传输至所述光电探测器的传输件。3.根据权利要求2所述的多模光纤三维成像装置,其特征在于:所述的第一4F系统的频谱面上设有用于滤掉除-1级衍射光之外的光的光阑。4.根据权利要求2所述的多模光纤三维成像装置,其特征在于:所述的样品为荧光样品,所述的传输件为二向色镜。5.根据权利要求2所述的多模光纤三维成像装置,其特征在于:所述的样品为非荧光样品...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨青,文仲,马耀光,刘旭,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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