高效低相干干涉测量制造技术

根据本申请，提出了干涉仪的实施例，除了其他优点之外，改进了偏振相关问题，并有助于防止光反射回光源中。干涉仪实施例可以包括与光源（１０１）耦合的隔离器（４０２）以及与隔离器耦合以向参考臂（１０４）和样品臂（１０５）提供光的偏振相关光学装置（４０３），其中向光检测器（４１７，４１８）提供反射光，使得可以在与光检测器耦合的光信号处理器（４１０）中形成偏振无关光信号，并且隔离器阻止来自参考臂和样品臂的反射光进入光源。在一些实施例中，可以利用平衡检测系统来减小噪声。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及相干测量，具体地，涉及可以应用于诸如光学相干断层扫描和光学相干反射测量之类的无创光学成像和测量设备的高效干涉仪。
技术介绍
近十年来，人们越来越多地研究源于经典白光干涉仪的低相干干涉测量在光学相干反射测量和光学相干断层扫描方面的应用。光学相干反射测量和光学相干断层扫描都是用于绘制眼睛图像的技术，并且对于诊断和治疗眼疾非常有用。另外，低相干干涉测量可以用于内窥镜检查、腹腔镜检查、显微镜检查以及其中干涉测量技术可能有用的任何其他技术。图1图示了传统低相干干涉仪100的示例。如图1所示，低相干干涉仪100是简单迈克尔逊干涉仪，包括光源101、分束器102和光信号处理单元110。如图1所示，分束器102可以是2×2分束器，将从光源臂103接收到的来自光源101的低相干光束分为耦合进入参考臂104中的参考束和耦合进入样品臂105中的样品束。参考臂104上的参考束被参考物112反射回分束器102，并且样品臂105上的样品束被样品111反射回分束器102。分束器102将反射的参考束分路到光源臂103和信号臂106中。类似地，分束器102将从样品111反射的光束分路到光源臂103和信号臂103中。因此，从样品111和参考物112反射的光束被分束器102组合为组合束，耦合进入光源臂103中。信号臂106中的信号束由光电检测器和传输放大器TIA107接收，其中将光信号转换为电信号。电信号被耦合到光信号处理单元110中，以进行进一步处理。光信号处理单元110中所进行的光信号处理的功能可以包括带通滤波、信号放大、解调、低通滤波和其他处理功能。在光信号处理单元110处得到的光信号可以通过硬件或软件来处理，以成像和分析样品111(待测样品)的结构和光学特性。Youngquist&Davis于Optics Letter 12，158-160，Mar.1987中讨论了基于图1所示的迈克尔逊干涉仪的光学相干域反射计示例。Park在Applied Optics 1987中讨论了以带有横向扫描机构的光学反射测量来进行断层成像。在美国专利5,321,501中也讨论了根据对生物组织的干涉测量来进行光学相干断层扫描以对生物组织进行成像。在图1所示的迈克尔逊干涉仪的示例中，来自样品臂105和参考臂104的部分反射信号也传播进入光源臂103中。这对于光学性能是不利的。首先，有用的信号损失在光源臂103中。其次，光源臂103中的反射光将增加光源101所产生的光束上的噪声。在Rollin在Optics Letters，Vol.24，No.21，Nov.1999中的论文中描述了对进入光源臂103中的反射光的解决方案。如图2所示，在干涉仪200的光源臂103中插入光环行器202。光束路径203光学地耦合在分束器102和环行器202之间。如图2所示，从分束器102沿光束路径203反射的光进入环行器202，并通过光束路径205被引导到检测器207。检测器107和207的输出信号在差分放大器208中组合，然后输入到光信号处理单元110。这种布置起到两个作用首先，反射光束被引导到检测器光束路径205和106；其次，环行器202还用作隔离器，保证反射光离开光源101。在美国专利6,501,551中公开了另一种方法。在’551专利所述的解决方案中，样品臂105和参考臂104都包括光环行器。于是，来自样品111和参考物112的反射信号被引导到与分束器102不同的另一分束器。新分束器的两个输出信号可以单独接收、解调和处理，然后在平衡检测接收器中从一个通道减去另一通道。然而，在检测器107处测量的信号强度对于从样品111反射的光束的偏振状态也是敏感的。当样品111的样品材料高度双折射时，这尤其不利。图3图示了Sorin在美国专利5,202,745中公开的示例干涉仪系统300。干涉仪系统300可以与从样品111反射的样品束的偏振状态无关，因为检测臂106可以光学耦合到偏振分集接收器。如图3所示，偏振分集接收器可以包括偏振分束器305，分别通过传输臂306和307耦合到光检测器310和311。如图3所示，首先通过将来自光源臂103的光耦合到线偏振器302中，使光源101线偏振。将偏振分束器(PSB)305置于检测臂106中，以将光束分为两个正交偏振光束路径306和307。还可以将偏振控制器308耦合到参考臂104中，并且对其进行调节，以在偏振分集接收器的每一偏振臂306和307中产生相等的参考信号功率。单独对这两个偏振臂信号进行解调和处理，然后在光信号处理单元110中相加。在示例干涉仪系统300中，无论样品臂105中反射束的偏振状态如何，来自样品臂105的反射束最终都将与其自身适当偏振的参考臂干涉，并且对得到的光束求和。信号相对于样品束的偏振状态改变是恒定的。然而，图2和3所示的系统都不能同时解决偏振问题和光反射回光源的问题。根据现有技术的上述缺点和其他不足，需要解决单个干涉仪中偏振及光反射到光源臂的问题，因为这对于最大化去往检测器的信号(与由于样品导致的偏振变化相一致)、以及减小光源的噪声电平来说是所希望的。
技术实现思路
根据本专利技术，提出了解决偏振和反射光问题的干涉仪的实施例。根据本专利技术实施例的干涉仪可以包括光源；隔离器，耦合到光源；偏振相关光学装置，耦合到隔离器；参考臂，耦合到偏振相关光学装置；样品臂，耦合到偏振相关光学装置；和一个或多个光检测器，耦合到偏振相关光学装置，其中，偏振相关光学装置将光耦合到参考臂和样品臂中，接收来自参考臂和样品臂的反射光，并将光提供给检测器，从而可以在与所述一个或多个光检测器相耦合的光信号处理单元中形成偏振无关光信号，并且隔离器阻止来自参考臂和样品臂的反射光进入光源。在本专利技术的一些实施例中，隔离器可以包括环行器，耦合来在第一端口中接收来自光源的光。在一些实施例中，偏振相关光学装置可以包括偏振相关分束器，耦合来从环行器的第二端口接收光，所述偏振分束器提供第一偏振的光，接收从样品臂和参考臂反射的光，并根据偏振将光提供给所述一个或多个光检测器中的第一检测器以及环行器的第二端口；分束器，耦合来从偏振分束器接收第一偏振的光，所述分束器将第一偏振的光耦合到参考臂和样品臂中，并且将来自参考臂和样品臂的反射光耦合回偏振相关分束器中，其中，环行器通过第三端口向所述一个或多个光检测器中的第二检测器提供光。在一些实施例中，隔离器包括分束器，所述分束器从光源接收光，并提供第一偏振的第一光束和第二偏振的第二光束。在一些实施例中，偏振相关光学装置包括法拉第旋光器，耦合来接收第一光束和第二光束；波片，耦合到法拉第旋光器，其中将第一光束的偏振旋转为第二偏振，并且将第二光束的偏振旋转为第一偏振；棱镜，耦合来从波片接收第一光束和第二光束，并将第一光束与第二光束组合；和分束器，耦合到棱镜，所述分束器向参考臂和样品臂提供光，并接收来自参考臂和样品臂的反射光，其中，在棱镜中根据偏振来分路反射光，由波片和法拉第旋光器旋转偏振，并且分束器重组光束并将组合光束耦合到第二偏振分束器，并且第二偏振分束器根据偏振分离光束，并耦合到所述一个或多个光检测器。在一些实施例中，可以包括功率监视器，耦合来从分束器接收反射光。在一些实施例中，隔离器可以包括第一环行器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉仪，包括：光源；隔离器，耦合到光源；偏振相关光学装置，耦合到隔离器；参考臂，耦合到偏振相关光学装置；样品臂，耦合到偏振相关光学装置；和一个或多个光检测器，耦合到偏振相关光学装置，　 　其中，偏振相关光学装置将光耦合到参考臂和样品臂中，接收来自参考臂和样品臂的反射光，并将光提供给所述一个或多个光检测器，从而可以在与所述一个或多个光检测器相耦合的光信号处理单元中形成偏振无关光信号，并且隔离器阻止来自参考臂和样品臂的 反射光进入光源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏励志，
申请(专利权)人：光视有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]