使用集成光子器件的空分复用光学相干层析成像技术制造技术

本发明专利技术公开了一种公开了适合空分复用光学相干断层扫描的集成光子芯片、相关系统和方法。在一个实施例中，所述光子芯片包含：一个衬底；一个光输入端口，从外部光源接收入射采样光；多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；多个在衬底里的互联的和分支的波导通道。分光器区的波导通道将采样光束分裂成输出端口的多条采样光束。在时间延迟区域，波导通道与每个输出端口相连的终端部分有着不同的预定长度，以便在采样光束之间产生光学时间延迟。在一些实施例中，所述芯片进一步包含了一个干涉仪区，以便产生干涉图案。

Space division multiplexing optical coherence tomography using integrated photon devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用集成光子器件的空分复用光学相干层析成像技术
本专利技术涉及光学相干层析成像（OCT）系统，尤其是结合了集成光子芯片的此种系统。
技术介绍
提高成像速度是OCT技术发展的一个主要驱动力。空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）是最近开发出的并行OCT成像方法，可使成像速度提升数倍。然而，此类系统传统上运用多个光纤组件，其装配费力而且容易出错，不利于大规模生产。此外，OCT系统中的大量组件占用空间，并且不易被并入紧凑型成像系统当中，而紧凑型成像系统可在多种医学诊断中使用，或者用于其他用途。有必要改进SDM-OCT。
技术实现思路
本专利技术公开一种使用集成光子芯片的大视场高速SDM-OCT系统，所述系统能以高精度和低单位成本可靠地生产，从而促进SDM-OCT技术的广泛传播。本芯片利用了硅光子学领域的进步，在一个实施例中，本光子芯片用片上光子部件至少可代替传统OCT系统中基于光纤的光子部件，提高了设备的可靠性并使得设计可大规模生产的紧凑型SDM-OCT成像设备成为可能。本基于芯片的SDM-OCT系统可将成像速度提高十本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合用在空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）的集成光子芯片，其特征在于：所述芯片包括：/n一个衬底；/n一个光输入端口，配置为从外界光源接收单条入射采样光束；/n多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；/n一个多路分支的波导结构，将输入端口光学耦合至每一个输出端口，该波导结构包括衬底上形成的多个互连的波导通道；/n如前所述波导通道，配置为定义多个分光器，该分光器将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束；/n其中，所述分光器和光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在所述多条采样光束的每一个之间产...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170512 US 62/505,1991.一种适合用在空分复用光学相干层析成像（SDM-OCT）的集成光子芯片，其特征在于：所述芯片包括：
一个衬底；
一个光输入端口，配置为从外界光源接收单条入射采样光束；
多个光输出端口，配置为从芯片向样品发射多条采样光束，以便采集该样品的扫描图像；
一个多路分支的波导结构，将输入端口光学耦合至每一个输出端口，该波导结构包括衬底上形成的多个互连的波导通道；
如前所述波导通道，配置为定义多个分光器，该分光器将如前所述的位于光输入端口的单一入射采样光束分为位于光输出端口的多条采样光束；
其中，所述分光器和光输出端口之间的那部分波导通道具有不同的预设长度，以在所述多条采样光束的每一个之间产生光学时间延迟。


2.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中分光器在衬底上排布为多级级联，单条采样光束被分光器每一级连续分裂，以便在入口端和出口端之间的每一级产生出数目逐渐增大的采样光束。


3.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中波导通道的预设长度之间的差值选取使多条采样光之间产生的光延迟比光源相干长度短，以便图像生成时来自不同物理位置的信号在不同频段中被检测出。


4.如权利要求1-3中任意一个或多个所述的光子芯片，其特征在于：其中输出端口直接从光子芯片将采样光束发射进空气，发射向样本。


5.如权利要求1-4中任意一个或多个所述的光子芯片，其特征在于：其中输出端口安排为接收多个从样品返回的反射光信号，分光器安排为将多个反射光信号合并成单个反射光信号从光子芯片的输入端口发射。


6.如权利要求1-5中任意一个或多个权利要求所述的光子芯片，其特征在于：其中多个输出端口聚集在衬底的一个侧面上，并且以一个预定的间距均匀分布。


7.如权利要求6所述的光子芯片，其特征在于：其中光子芯片里每一个相邻波导通道之间的长度差值是相同的。


8.如权利要求1-7中任意一个或多个权利要求所述的光子芯片，其特征在于：进一步包括了一个耦合于光子芯片的输入端口的光纤。


9.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中衬底从包含硅、绝缘体上硅、磷化铟、铌酸锂、氮化硅、砷化镓的群组中选取。


10.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中采样光在时间延迟区行进的路径大致上垂直于光在分光器区的路径。


11.如权利要求1所述的光子芯片，其特征在于：其中波导通道刻蚀在衬底中。


12.一个整合了如权利要求1所述的光子芯片的SDM-OCT系统，其特征在于：所述系统包括：
一个产生光的长相干光源；
第一个光耦合器，配置为将光分裂为参考光与采样光，采样光被导向光子芯片的输入端口；
一个扫描器，配置为接收和同时并行在样品表面扫描多条样品光束，光子芯片的输出端口接收多条从样品返回的采样光束；
第二个光耦合器，与光子芯片光学耦合，并且配置为将反射光信号与参考光信号合并，以生成干涉信号；
其中，干涉信号包含代表着样品数字化图像的数据。


13.一个在使用集成光子芯片的SDM-OCT系统中处理光的方法，其特征在于：所述方法包括：
提供一个光子芯片，包括一个光输入端口、多个光输出端口、一个多路分支的将输入端口与每个输出端口光学耦合的波导结构，该波导结构包括多个形成在芯片上的互联的波导通道；
在输入端口接收来自光源的单一采样光束；
使用多个芯片内分光器将采样光束分为多条采样光束，所述分光器由分光器区内的波导通道确定；
在分为多条采样光束之后，通过改变每个波导通道的长度，在多条采样光束之间产生时间延迟；
通过输出端口，向待扫描样本同时并行发射多条采样光束。

【专利技术属性】
技术研发人员：周超，
申请(专利权)人：周超，
类型：发明
国别省市：河南;41