一种双通道谱域光学相干层析成像方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种双通道谱域光学相干层析成像方法，包括：相干光束通过第一光路入射至待测样品，经过待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束以及第二反射光束；第一反射光束通过第一成像通道至第一分光镜的输入端，第二反射光束通过第二成像通道至第二分光镜的第一输入端，并经过第二分光镜的第一输出端输出至第一分光镜的输入端；从第一分光镜的输出端输出的第一反射光以及第二反射光均入射至第二光路；采集干涉光谱；当待测样品发生形变时，根据干涉光谱分别计算待测样品内部的面内位移和离面位移。经过待测样品内部同一截面同时层析成像，实现同时测量离面位移和面内位移。本申请公开了双通道谱域光学相干层析成像系统，具有上述效果。

Double channel spectral domain optical coherence tomography imaging method and device

The invention discloses a double channel spectral domain optical coherence tomography method, including: coherent beam through the first optical path is incident to the sample, after the sample within the same section reflected the first reflected light beam and second beam reflection; the first reflected light beam through the input end of the channel to the first imaging spectroscope, second the reflected beam through a first input terminal second to second channel imaging spectroscope, and after the input of the first output end of the output to the first second spectroscope spectroscope; output from the output of the first end of the first reflected light beam splitter and second reflected light are incident to the second optical path acquisition; interference spectrum; when the sample deformation occurs. According to the interference spectra were calculated sample inside the in-plane and out of plane displacement. After the same section of the sample to be measured at the same time, the surface displacement and in-plane displacement can be measured simultaneously. The invention discloses a double channel spectral domain optical coherence tomography system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学干涉测量
，更具体地说，涉及一种双通道谱域光学相干层析成像方法，还涉及一种双通道谱域光学相干层析成像装置。
技术介绍
高聚物及其复合材料被越来越多地应用于航空航天等高新工业领域，在固化成型的过程中，由于高聚物材料具有聚合收缩作用，一方面使得高聚物构件内部产生残余应力，另一方面也可能产生微米/亚微米级的气泡、裂缝等缺陷，从而对其力学特性产生影响，严重的还会造成安全隐患。高聚物构件的各项异性给其力学特性的理论分析带来了巨大的困难，因此，对高聚物的表征方法尤为重要。目前，对材料力学内部特性的主要表征方法包括波长干涉扫描(WSI)和倾斜扫描干涉(TSI)，虽然能对材料内部的位移场进行层析测量，但对每个变形状态需要拍摄成百上千张的干涉光谱，无法用于热变形等连续变形过程的测量。在WSI方法基础上提出的光学干涉谱域相位对照B扫描技术，虽然实现了样件内部位移场的动态透视测量，但只能测量离面位移场，不能测量面内方向位移场。因此，如何实现高聚物/高聚物复合材料构件内部离面位移和面内位移的同时测量，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双通道谱域光学相干层析方法，实现高聚物/高聚物复合材料构件内部离面位移和面内位移的同时测量。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双通道谱域光学相干层析成像方法，包括：相干光束通过第一光路入射至待测样品，经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束以及第二反射光束；所述第一反射光束通过第一成像通道至第一分光镜的输入端，所述第二反射光束通过第二成像通道至所述第二分光镜的第一输入端，并经过所述第二分光镜的第一输出端输出至所述第一分光镜的输入端；从所述第一分光镜的输出端输出的所述第一反射光以及所述第二反射光均入射至第二光路；采集经过所述第二光路的所述第一反射光束以及所述第二反射光束形成的干涉光谱；当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像方法中，还包括：经过第三光路输出至所述第二分光棱镜的第二输入端的参考光束，所述参考光束经过所述第二分光棱镜入射至所述第一分光棱镜的输入端，经过所述第一分光棱镜入射至所述第二光路。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像方法中，所述当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移，包括：根据所述计算待测样品的截面轮廓：其中，Λ为所述第一反射光与所述第二反射光的光程差，α为所述待测样品的散射角，fc1为通过所述第一成像通道的所述第一反射光的频率，fc2为通过所述第二成像通道的所述第二反射光的频率；当所述待测样品发生形变时，所述待测样品内部的面内位移u和离面位移w分别为：其中，Δφ为所述待测样品在形变前后的干涉光谱的相位变化量，λc为所述相干光束的中心波长，n1为所述待测样品的折射率，n0为空气的折射率，z为深度方向的坐标，Δn1为所述待测样品折射率的变化量，fs为所述待测样品前表面。本专利技术还提供一种双通道谱域光学相干层析成像系统，包括：相干光源，用于产生相干光束；第一光路，包括在所述相干光源输出端依次放置的第一凸透镜以及第一柱面镜；第一成像通道，设置于所述相干光束经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束光路上，包括依次放置的靠近所述待测样品设置的第二凸透镜、平板玻璃以及平面反射镜；第二成像通道，设置于所述相干光经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束光路上，包括第三凸透镜；第一分光棱镜，所述第一分光镜的输入端用于接收通过所述第一成像通道的所述第一反射光束；第二分光棱镜，所述第二分光镜的第一输入端用于接收通过所述第二成像通道的第二反射光束；所述第一分光棱镜的输入端还用于接收经过所述第二分光镜的第一输出端输出的所述第二反射光束；第二光路，包括在所述第一分光镜的输出端依次放置的衍射光栅和第四凸透镜；图像采集装置，用于采集经过所述第二光路的所述第一反射光束以及所述第二反射光束形成的干涉光谱；数据处理器，用于当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，还包括可见光光源，用于产生参考光束。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，还包括：所述参考光束经过的第三光路，包括在所述相干光源输出端依次放置的第五凸透镜以及第二柱面镜。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，还包括：光纤耦合器，用于将所述相干光束分配至所述第一光路的输入端，和将所述参考光束分配至所述第三光路的第二输入端。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，所述光纤耦合器的分光比为90:10或者99:1。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，所述相干光源为低相干宽带光源，其中心波长范围为750nm-840nm，带宽范围为20nm-100nm。优选的，在上述双通道谱域光学相干层析成像系统中，所述图像采集装置为CCD相机。从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的一种双通道谱域光学相干层析成像方法，包括：相干光束通过第一光路入射至待测样品，经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束以及第二反射光束；所述第一反射光束通过第一成像通道至第一分光镜的输入端，所述第二反射光束通过第二成像通道至所述第二分光镜的第一输入端，并经过所述第二分光镜的第一输出端输出至所述第一分光镜的输入端；从所述第一分光镜的输出端输出的所述第一反射光以及所述第二反射光均入射至第二光路；采集经过所述第二光路的所述第一反射光束以及所述第二反射光束形成的干涉光谱；当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移。双通道谱域光学相干层析成像方法通过相干光束照射至待测样品，经过待测样品内部同一截面同时层析成像，即通过采集通过第一成像通道的第一反射光束与通过第二成像通道的第二反射光束，形成的干涉光谱进行层析成像分析，实现同时测量离面位移和面内位移，同时加快测量速度。本专利技术提供的双通道谱域光学相干层析成像系统，具有上述效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的双通道谱域光学相干层析成像方法示意图；图2为本专利技术实施例提供的双通道谱域光学相干层析成像系统示意图；图3为本专利技术实施例提供的待测样品从30℃降温至27℃时的相位差测量结果以及离面位移场示意图；图4为本专利技术实施例提供的待测样品从30℃降温至27℃时的相位差测量结果以及面内位移场示意图；图5为本专利技术实施例提供的待测样品从30℃降温至24℃时的相位差测量结果以及离面位移场示意图；图6为本专利技术实施例提供的待测样品从30℃降温至24℃时的相位差测量结果以及面内位移场示意图；图7是本专利技术实施例提供的待测样品的温度-离面位移变化曲线；图8是本专利技术实施例提供的待测样品的温度-面内位移变化曲线。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双通道谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，包括：相干光束通过第一光路入射至待测样品，经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束以及第二反射光束；所述第一反射光束通过第一成像通道至第一分光镜的输入端，所述第二反射光束通过第二成像通道至所述第二分光镜的第一输入端，并经过所述第二分光镜的第一输出端输出至所述第一分光镜的输入端；从所述第一分光镜的输出端输出的所述第一反射光以及所述第二反射光均入射至第二光路；采集经过所述第二光路的所述第一反射光束以及所述第二反射光束形成的干涉光谱；当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移。

【技术特征摘要】
1.一种双通道谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，包括：相干光束通过第一光路入射至待测样品，经过所述待测样品内部同一截面反射产生第一反射光束以及第二反射光束；所述第一反射光束通过第一成像通道至第一分光镜的输入端，所述第二反射光束通过第二成像通道至所述第二分光镜的第一输入端，并经过所述第二分光镜的第一输出端输出至所述第一分光镜的输入端；从所述第一分光镜的输出端输出的所述第一反射光以及所述第二反射光均入射至第二光路；采集经过所述第二光路的所述第一反射光束以及所述第二反射光束形成的干涉光谱；当所述待测样品发生形变时，根据所述干涉光谱分别计算所述待测样品内部的面内位移和离面位移。2.如权利要求1所述的双通道谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，还包括：经过第三光路输出至所述第二分光棱镜的第二输入端的参考光束，所述参考光束经过所述第二分光棱镜入射至所述第一分光棱镜的输入端，经过所述第一分光棱镜入射至所述第二光路。3.如权利要求1所述的双通道谱域光学相干层析成像方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：董博，刘嘉健，周延周，何昭水，谢胜利，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44