用于循环测距OCT的基于电光相位编码锁模的频率梳生成制造技术

一种用于在特定光谱范围内提供电磁辐射的源，该源包括：环形光学谐振器,用于循环多个波段，环形光学谐振器包括：第一光学相位调制器、第一色散设备、第二光学相位调制器、多线光谱域滤波器、第二色散设备和光学放大器；控制器耦合到第一光学相位调制器和第二光学相位调制器，该控制器被配置为用第一波形驱动第一光学相位调制器和用第二波形驱动第二光学相位调制器，第一色散设备被配置在第一光学相位调制器和第二光学相位调制器之间以提供色散，从而使多个波段中的每一个波段受到相应的多个不同的时间延迟，第一光学相位调制器和第二光学相位调制器被配置为创建光谱展宽。光学相位调制器被配置为创建光谱展宽。光学相位调制器被配置为创建光谱展宽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于循环测距OCT的基于电光相位编码锁模的频率梳生成
相关申请的交叉引用
[0001]本申请基于2020年1月31日提交的美国专利申请序列第62/968,299号并要求其优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。关于联邦资助研究的说明
[0002]本专利技术是在国家卫生研究院授予的P41EB015903号政府资助和空军科学研究办公室授予的FA9550
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0331号政府资助下完成的。政府具有本专利技术中的某些权利。

技术介绍

[0003]光学相干层析成像(OCT)是广泛用于对生物组织和材料的三维结构进行成像。OCT技术的定义特性是使用回波延迟测距来解析散射体的深度位置。在最近描述的循环测距(CR)OCT方法中，利用压缩回波延迟测距方法来减少在深度域中利用稀疏度捕获信号所需的测量次数。这种稀疏度在OCT中是常见的，尤其是在远距OCT应用中。通过减少测量计数，降低了电子信号捕获和处理带宽，从而实现了用于给定电子带宽的高速成像，或用于中速成像的简化的信号捕获系统。为了以尽可能高的速度成像，拉伸脉冲锁模(SPML)激光器提供由具有数兆赫至数十兆赫的重复频率的CR
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OCT使用的步进频率梳输出。这些SPML源不容易扩展到较慢的速度，因此不能为中速CR
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OCT提供解决方案。相反，需要一种不同的源技术来实现中速CR
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OCT。

技术实现思路

[0004]相应地，需要用于为环形测距OCT提供源的新的系统、方法和装置。r/>[0005]在一个实施例中，本专利技术提供了在特定光谱范围内提供电磁辐射的源，包括：环形光学谐振器，该环形光学谐振器用于循环多个波段，该环形光学谐振器包括：第一光学相位调制器、第一色散设备、第二光学相位调制器、多线光谱域滤波器、第二色散设备和光学放大器；控制器，该控制器耦合到第一光学相位调制器和第二光学相位调制器，该控制器被配置为用第一波形驱动第一光学相位调制器和用第二波形驱动第二光学相位调制器，第一色散设备被配置在第一光学相位调制器和第二光学相位调制器之间以提供色散，从而使多个波段中的每一个波段受到相应的多个不同时间延迟，第一光学相位调制器和第二光学相位调制器被配置为通过第一光学相位调制器对多个波段中的每一个产生光谱展宽，并通过使用由第一波形驱动的所述第一光学相位调制器调制第一相位来通过第二光学相位调制器对多个波段中的特定波段进行光谱恢复，并且在特定时间延迟后，使用由第二波形驱动的第二光学相位调制器调制第二相位，该第二波形包括第一波形的反转，确定特定时间延迟，以便为多个波段中的特定波段创建光谱恢复，多线光谱域滤波器被配置为提供具有窄带宽的多线光谱滤波，以便为除特定波段之外的多个波段中的每一个波段诱导功率损耗，第二色散设备被配置为向多线光谱域滤波器的输出提供色散补偿，以补偿光学谐振器内的群延迟色散，并匹配多个波段中的每一个波段的往返频率，以及第一波形和第二波形被配置为创建周期性相位调制，以在光学谐振器的往返频率的整数倍的频率下恢复多个波段。
[0006]在另一个实施例中，本专利技术提供了在特定光谱范围内提供电磁辐射的源，包括：环形光学谐振器，该环形光学谐振器用于循环多个波段的环形，该环形光学谐振器包括：第一光学相位调制器、色散设备、第二光学相位调制器、多线光谱域滤波器和光放大器；控制器，该控制器耦合到第一光学相位调制器和第二光学相位调制器，该控制器被配置为用第一波形驱动第一光学相位调制器和用第二波形驱动第二光学相位调制器，色散设备被配置在第一光学相位调制器和第二光学相位调制器之间以提供色散，从而使多个波段中的每一个波段受到相应的多个不同时间延迟，第一光学相位调制器和第二光学相位调制器被配置位通过第一光学相位调制器对多个波段中的每一个创建光谱展宽，并通过使用由第一波形驱动的所述第一光学相位调制器调制第一相位来通过第二光学相位调制器对多个波段中的特定波段进行光谱恢复，并且在特定时间延迟后，使用由第二波形驱动的第二光学相位调制器调制第二相位，该第二波形包括第一波形的反转，确定特定时间延迟，以便为多个波段的特定波段创建光谱恢复，多线光谱域滤波器被配置为提供具有窄带宽的多线光谱滤波，以便为除特定波段之外的多个波段中的每一个波段诱导功率损耗，第一波形和第二波形被配置为创建具有足够长持续时间的恢复，使得多个波段中的每一个在光学谐振器内经历多个往返，以及第一波形和第二波形被配置为创建周期性相位调制，以在光学谐振器的往返频率的整数倍的频率下恢复多个波段。
附图说明
[0007]当结合以下附图考虑时，参考所公开主题的以下具体实施方式，可以更全面地理解所公开的主题的各种目标、特征和优点，在附图中相同的附图标记标识相同的要素。
[0008]图1示出了描绘相位编码波长滤波器的操作原理的图。小图(a)示出了通过相位调制和补偿实现的窄带光的线宽展宽和恢复。小图(b)示出了使用频率梳的选择性线宽恢复和通过使用两相调制器之间的色散的法布里
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珀罗标准具(Fabry
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P
é
rot etalon)的波长滤波。PM，相位调制器；FG，函数生成器；SOA，半导体光学放大器。
[0009]图2，小图(a)中示出了PCML激光器设置，小图(b)中示出了用于相位调制器的RF波形设计。AWG，任意波形生成器；PM，相位调制器；PC，偏振控制器；FPE，法布里
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珀罗标准具；DCF，色散补偿光纤；FRM，法拉第旋转镜；SMF，单模光纤；SOA，半导体光学放大器；ISO，隔离器。
[0010]图3示出了每个梳状线的单通相位编码滤波器性能测量。在通过第一标准具(a、b)之后；在通过第一调制器(c、d)进行线宽展宽之后；在通过第二调制器(e、f)恢复线宽之后；以及在第二标准具(g、h)过滤之后测量的线宽(小图a、c、e、g)和强度(小图b、d、f、h)。
[0011]图4示出了在以下条件下操作的PCML激光器的激光光谱(左侧)、由左边的红框所指示的波长范围内的光谱(中间)以及时间轨迹(右侧)：(小图a)176kHz，130个波长，t
p
＝43ns；(小图b)881kHz，130个波长，t
p
＝8.6ns；和(小图c)3.52MHz，31个波长，t
p
＝8.6ns。
[0012]图5示出了具有各种配置的PCML激光器的6dB滚降(roll
‑
off)测量。小图(a)示出176kHz，不具有升压SOA，小图(b)示出176kHz，具有升压SOA，小图(c)示出881kHz，不具有升压SOA，小图(d)示出881kHz，具有升压SOA。
[0013]图6示出了在相同尺度和相对应的循环范围下具有不同的A线配置的IR卡的横截面图像(小图a
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c)和手指的横截面图像(小图d、e)。在3种不同成像速度下收集数据：(a、d)
176kHz，(b、e)881kHz和(c)3.52M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在特定光谱范围内提供电磁辐射的源，所述源包括：环形光学谐振器，所述环形光学谐振器用于循环多个波段，所述环形光学谐振器包括：第一光学相位调制器，第一色散设备，第二光学相位调制器，多线光谱域滤波器，第二色散设备，以及光学放大器；控制器，所述控制器耦合到所述第一光学相位调制器和所述第二光学相位调制器，所述控制器被配置为用第一波形驱动所述第一光学相位调制器和用第二波形驱动所述第二光学相位调制器，所述第一色散设备被配置在所述第一光学相位调制器和所述第二光学相位调制器之间以提供色散，从而使所述多个波段中的每一个波段受到相应的多个不同时间延迟，所述第一光学相位调制器和所述第二光学相位调制器被配置为通过所述第一光学相位调制器对所述多个波段中的每一个波段创建光谱展宽，并通过使用由所述第一波形驱动的所述第一光学相位调制器调制第一相位来通过所述第二光学相位调制器对所述多个波段中的特定波段进行光谱恢复，并且在特定时间延迟后，使用由包括所述第一波形的反转的所述第二波形驱动的所述第二光学相位调制器来调制第二相位，确定所述特定时间延迟，以便为所述多个波段中的所述特定波段创建光谱恢复，所述多线光谱域滤波器被配置为提供具有窄带宽的多线光谱滤波，以便为除所述特定波段之外的所述多个波段中的每一个波段诱导功率损耗，所述第二色散设备被配置为向所述多线光谱域滤波器的输出提供色散补偿，以补偿所述光学谐振器内的群延迟色散，并且匹配所述多个波段中的每一个波段的往返频率，以及所述第一波形和所述第二波形被配置为创建周期性相位调制，以在所述光学谐振器的往返频率的整数倍的频率下恢复所述多个波段。2.如权利要求1所述的源，其中，所述光学谐振器进一步包括光学隔离器，所述光学隔离器被配置为提供光学隔离，以使激光在所述光学谐振器中沿一个方向行进。3.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述第一光学相位调制器和所述第二光学相位调制器中的至少一者包括电光相位调制器。4.如权利要求3所述的源，其中，所述第一光学相位调制器和所述第二光学相位调制器中的至少一者包括铌酸锂相位调制器。5.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述第一色散设备是色散光纤、啁啾光纤布拉格光栅、光纤布拉格光栅阵列或反射光纤延迟线。6.如权利要求5所述的源，其中，所述第二色散设备是色散光纤、啁啾光纤布拉格光栅、光纤布拉格光栅阵列或反射光纤延迟线。7.如权利要求6所述的源，其中，所述第一色散设备是与所述第二色散设备不同的设备的类型。8.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述多线光谱域滤波器包括法布里
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珀罗标准具。
9.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述光学放大器是半导体光学放大器或铒掺杂光纤放大器。10.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述第一色散设备提供异常色散，并且所述第二色散设备提供正常色散。11.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述第一色散设备提供正常色散，并且所述第二色散设备提供异常色散。12.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述控制器包括双通道任意波形生成器。13.如权利要求12所述的源，进一步包括用于放大所述第一波形和所述第二波形的RF放大器。14.如权利要求12所述的源，其中，所述第一波形和所述第二波形由所述第一波形和所述第二波形的不同离散表示生成，使得能够将所述第一波形和所述第二波形之间的延迟控制到比所述数模采样频率高的精度15.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述光学谐振器进一步包括输出耦合器，所述输出耦合器被配置为基于所述多个波段发射第一输出电磁辐射。16.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，调整所述特定时间延迟，使得所述多个波段中的每一个波段都由所述第二光学相位调制器按照波长的顺序进行光谱恢复，以产生波长步进激光器。17.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述第一波形或所述第二波形中的至少一者包括啁啾正弦波形。18.如权利要求1或2中任一权利要求所述的源，其中，所述第一波形和所述第二波形被配置为创建用于在100kHz和5MHz之间的频率的所述多个波段的恢复的周期性相位调制。19.如权利要求1或2中任一项所述的源，其中，所述源在激光开启和激光关闭期间操作。20.如权利要求19所述的源，其中，所述第一波形或所述第二波形中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：通用医疗公司，
类型：发明
国别省市：