【技术实现步骤摘要】
本申请涉及传感，特别是涉及一种基于双芯光纤的光纤超声传感探头的光声激发和制作方法以及其传感系统。
技术介绍
1、结肠癌是一种常见的胃肠道恶性肿瘤，是造成人类癌症相关死亡的第二大原因。对于早期结肠癌，通过手术切除肿瘤，可以有效地控制病情的发展，提高患者的生存率。对于发生转移的早期结肠癌，可以通过姑息手术和放化疗来缓解症状，提高患者的生活质量。而手术或其它治疗前往往采用医用内窥镜以无创或微创的方式将小型化成像探头搭载柔性管道深入消化道等器官，观察表面或深层结构中的肿瘤、炎症等病灶，例如结肠癌内窥镜可以直接观察到结肠内部的情况，发现结肠肿瘤或其他异常病变。结肠癌内窥镜通常与病理活检结合使用，以确定病变的性质和分期，它可以准确地发现肿瘤或其他异常病变，有助于早期诊断和治疗。结肠癌内窥镜是一种非侵入性的检查方法，不会对患者造成大的创伤，并且操作简单，检查过程快捷，患者通常不需要住院，俨然已经成为了消化道疾病诊断与筛查中不可或缺的技术手段。目前应用于内窥镜的成像方式有超声成像，光声成像等。其中光声成像是一种新型的非入侵式和非电离式生物医学成像方法。当脉冲激光照射到生物组织中时，组织的光吸收域产生超声信号，生物组织产生的光声信号携带了组织的光吸收特征信息，通过探测光声信号能重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像结合了光学成像的高对比度和基于光谱的特异性以及超声成像的高穿透性，克服了传统医学成像手段的不足，实现了深层活体内组织成像。
2、传统基于压电传感器的光声内窥镜具有连续扫描能力，但成像深度通常较浅，不能很好地应用于深层组织的成
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的缺陷和改进需求提供了一种基于双芯光纤的全光纤超声传感器、制作方法和传感系统，其目的在于解决传统基于压电传感器装置测量不便、精度不高、灵敏度低的技术问题，利用高度集成化和小型化的双芯光纤扇入扇出单元实现一种基于双芯光纤的多功能全光纤光声激发和传感系统的内窥成像技术。通过光纤抛磨技术制成的基于双芯光纤两个输入端末端全部抛磨形成45度反射面实现超声的激发，另一个输入端末端部分抛磨形成一种基于双芯光纤的多功能全光纤迈克逊光声传感器可以实现超声回波检测。超声回波信号通过信号采集转化单元将受超声回波信号调制的光学信号转换为电学信号进行传输。在性能上，优于压电式传感器的性能，因此本专利技术可以为临床应用提供更好的超声、光声内窥成像结果，增强整体适用性，减少对于待测物和环境空间的限制，以解决现实生活中临床存在的成本高昂、结构复杂、灵敏度低、对人体有害、不易操作等技术问题。
2、为了实现上述的目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术实施例提供一种双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，双芯光纤包含第一纤芯，第二纤芯和双芯光纤包层；所述双芯光纤的末端进行选择性的45度抛磨，形成第一反射面、第二反射面和第三反射面；所述第一纤芯末端被完全抛磨位于第一反射面内；所述第二纤芯末端被部分抛磨，一部分位于第一反射面内，另一部分位于第二反射面内；所述第三反射面位于双芯光纤包层和外界介质的交界面；所述第一反射面、第二反射面和第三反射面均镀有增反膜。
4、所述双芯光纤连接到双芯光纤扇入扇出单元的光纤输出端；所述双芯光纤扇入扇出单元具有两个输入光纤入端口，两个光纤输入端的纤芯分别联通至所述第一纤芯和所述第二纤芯。
5、在一种可选的实施方式中，所述增反膜为金属增反膜或者介质增反膜。
6、在一种可选的实施方式中，所述双芯光纤末端利用光纤抛磨机器进行特定角度的选择性抛磨。
7、所述双芯光纤的第一纤芯末端被全部抛磨形成具有角度的反射面，位于第一反射面内；
8、所述双芯光纤的第二纤芯末端被部分抛磨，一部分位于第一反射面内，另一部分位于第二反射面内；
9、在一种可选的实施方式中，将经过抛磨后的所述双芯光纤末端和包层进行增反膜的镀膜。
10、第二方面，本专利技术实施例还提供一种传感系统，该光纤超声传感系统包括：超声激发光源、准直扩束光路单元、激发光传输光纤、探测激光、基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器、内窥探头、光电转化单元、信号采集单元、信号处理单元和计算机终端。
11、在一种可选的实施方式中，准直扩束光路单元由透镜、孔径光阑、高反镜等组成。
12、在一种可选的实施方式中，双芯光纤扇入扇出单元具有两个输入光纤入端口。
13、所述基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器包括双芯光纤和增反膜；所述双芯光纤包含第一纤芯和第二纤芯；所述第一纤芯末端被完全抛磨形成特定角度的反射面；所述第二纤芯末端被部分抛磨与包层形成迈克逊干涉仪；所述增反膜可以调控相应端面的反射率。
14、所述超声激发光通过透镜组将激光耦合至激发光传输光纤。
15、所述激发光传输光纤传输超声激发激光至双芯扇入扇出单元的其中一个输入端，所述探测激光输入双芯扇入扇出单元的另一个输入端，所述双芯扇入扇出单元的输出端连接到所述基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器。
16、所述基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器封装在所述内窥探头内。
17、所述超声激发光源输入末端全部抛磨形成45度反射面的纤芯，所述超声激发光在纤芯末端将反射一定比例能量的光到侧向并出射出光纤，超声激发光照射到外界超声激发材料（如生物组织等）表面将激发出一定能量的超声波信号。
18、所述超声波信号在遇到探测目标之后将有部分反射回所述双芯光纤，引起双芯光纤的径向尺寸的变化，即引起双芯光纤其中一个纤芯末端的迈克逊干涉仪的相位变化。
19、所述探测激光输入末端部分抛磨45度的纤芯，所述探测激光经纤芯末端形成的迈克逊干涉仪作用之后，将携带超声波信号扰动信息并反射回所述光电转化单元。
20、所述光电转化单元经所述信号采集单元和信号处理单元之后，将最终解调得到超声波信号的信息传输至所述计算机终端进行处理和显示。
21、所述内窥探头末端一侧具有开口，允许激光通过该开口出射和入射到所述基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器。
22、所述信号采集单元和信号处理单元与所述超声激发光源进行同步触发。
23、在一种可选的实施方式中，应用场景为超声成像时，所述光路中使用的光纤、激发光传输光纤等均为单模光纤。
24、在一种可选的实施方式中，所述超声激发光源由超短脉冲激光器提供。
25、在一种可选的实施方式中，所述探测激光由波长可调谐激光器提供。
26、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，双芯光纤包含第一纤芯，第二纤芯和双芯光纤包层；所述双芯光纤的末端进行选择性的45度抛磨，形成第一反射面、第二反射面和第三反射面；所述第一纤芯末端被完全抛磨位于第一反射面内；所述第二纤芯末端被部分抛磨，一部分位于第一反射面内，另一部分位于第二反射面内；所述第三反射面位于双芯光纤包层和外界介质的交界面；所述第一反射面、第二反射面和第三反射面均镀有增反膜。
2.根据权利要求1 所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，所述双芯光纤连接到双芯光纤扇入扇出单元的光纤输出端；所述双芯光纤扇入扇出单元具有两个光纤输入端口，两个光纤输入端的纤芯分别连通至所述第一纤芯和所述第二纤芯。
3.根据权利要求1所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，所述增反膜为金属增反膜或者介质增反膜。
4.一种根据权利要求1所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器的制作方法，其特征在于，所述双芯光纤末端利用光纤抛磨机器进行特定角度的选择性抛磨；
5.一种基于双芯光纤的多功能全光纤超声
6.根据权利要求5所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感系统，其特征在于，所述内窥探头末端一侧具有开口，允许激光通过该开口出射和入射到所述基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器。
7.根据权利要求5所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感系统，其特征在于，所述信号采集单元和信号处理单元与所述超声激发光源进行同步触发。
8.根据权利要求5所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感系统，其特征在于，应用场景为超声成像时，所述光路中使用的光纤、信号传输光纤均为单模光纤。
9.根据权利要求5所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感系统，其特征在于，所述超声激发光源由超短脉冲激光器提供。
10.根据权利要求5所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感系统，其特征在于，所述探测激光由波长可调谐激光器提供。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，双芯光纤包含第一纤芯，第二纤芯和双芯光纤包层；所述双芯光纤的末端进行选择性的45度抛磨，形成第一反射面、第二反射面和第三反射面；所述第一纤芯末端被完全抛磨位于第一反射面内；所述第二纤芯末端被部分抛磨，一部分位于第一反射面内，另一部分位于第二反射面内；所述第三反射面位于双芯光纤包层和外界介质的交界面；所述第一反射面、第二反射面和第三反射面均镀有增反膜。
2.根据权利要求1 所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，所述双芯光纤连接到双芯光纤扇入扇出单元的光纤输出端；所述双芯光纤扇入扇出单元具有两个光纤输入端口，两个光纤输入端的纤芯分别连通至所述第一纤芯和所述第二纤芯。
3.根据权利要求1所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器，其特征在于，所述增反膜为金属增反膜或者介质增反膜。
4.一种根据权利要求1所述的基于双芯光纤的多功能全光纤超声传感器的制作方法，其特征在于，所述双芯光纤末端利用光纤抛磨机器进行特定角度的选择性抛磨；
5.一种基于双芯...
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