【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非线性光学成像及光纤扫描领域，特别是涉及了一种用于全光纤非线性显微成像仪的四片组装式可调谐压电驱动光纤扫描器。
技术介绍
1、非线性光学成像是基于光与物质相互作用发生的非线性光学效应产生图像对比度的一种成像技术，广泛地应用于活体生物的研究。其中，相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes raman scattering，cars)显微成像技术可以在无需外部标记的情况下,根据物质分子的振动或者转动特性获取待测样品的分子组成和分布信息,具有良好的化学特异性。cars显微术中，集成探头模块显得十分重要，探头部分扫描器的扫描特性直接决定了系统成像视场、分辨率、帧率等重要指标。扫描器件位于内窥探头外部的近端扫描方案虽可以降低探头设计及封装的难度，但光纤束纤芯距会限制系统成像的分辨率,且飞秒脉冲传输时的脉冲展宽需要通过复杂的色散补偿模块进行补偿。扫描器件位于内窥探头内部的远端扫描方案分为微机电系统(mems)扫描和压电陶瓷驱动光纤扫描两种。mems扫描振镜的扫描方案大多需要通过光路折转实现成像,降低系统横向尺寸面临巨大挑战；相比之下压电陶瓷驱动光纤扫描则有系统紧凑、尺寸小巧、可实现全光纤化等优点。但是高质量的微型压电陶瓷管状结构与电极制作十分困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，利用设计出的四组四片微型压电陶瓷片组装而成的微型扫描方管，由压电陶瓷驱动器向微型扫描方管施加补偿修正后的驱动信号，实现了扫
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术提出以下技术方案：
3、本专利技术的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，包括光纤连接器、扫描光纤、微型扫描方管、光纤插芯、螺旋调节器、压电陶瓷驱动器、固定套环和封装套管；其中，所述微型扫描方管由四片微型压电陶瓷片组装而成，所述微型扫描方管内部紧套光纤插芯，与光纤插芯之间形成相对滑动，通过光纤插芯将扫描光纤固定在微型扫描方管内，扫描光纤位于微型扫描方管中心，光纤连接器与扫描光纤连接，在扫描光纤前端固定有螺旋调节器，扫描光纤后端从光纤插芯内部穿过，形成光纤悬臂；螺旋调节器控制扫描光纤产生横向移动，获得可控制的光纤悬臂长度；压电陶瓷驱动器设置在扫描器外部，由信号发生器和功率放大器两部分组成：所述信号发生器用于生成交流信号，获得扫描光纤所需驱动信号，驱动信号包括驱动扫描光纤达到的扫描范围和扫描轨迹模式；功率放大器用于放大信号发生器输出的驱动信号；所述压电陶瓷驱动器向微型扫描方管施加补偿修正后的驱动信号，使所述扫描光纤随微型压电陶瓷片的振动进行谐振扫描，微型扫描方管带动光纤悬臂进行谐振扫描；所述固定套环和封装套管用于可调谐光纤扫描器的固定和封装。
4、一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器制作方法，包括以下步骤：
5、步骤1：准备好塑性粘土，把橡皮嵌入粘土之中，露出直角的棱，蘸取少量混合后的环氧树脂胶水均匀涂抹于两片微型压电陶瓷片的侧棱上，再增加胶水用量涂抹于微型压电陶瓷片相接的棱上，固定24小时，形成较稳定的l结构；
6、步骤2：轻取下l结构放置于玻璃模具中间的沟槽中，让l结构的一片微型压电陶瓷片紧贴玻璃片，另一片处在沟槽上方，将光纤插芯放置在l结构的下方，紧贴玻璃片，并稳定支撑起l结构；将第三片微型压电陶瓷片的侧棱上均匀涂抹环氧树脂胶并轻放在l结构的另一侧，紧贴光纤插芯和顶部微型压电陶瓷片，固定24小时形成u型槽；
7、步骤3：将一段扫描光纤的一端剥去涂覆层后，切割光纤以保证光纤悬臂端的端面平整光洁，把扫描光纤插入光纤插芯，留有特定的悬臂长度；倒置u型槽，将穿有扫描光纤的光纤插芯放置于u型槽中，蘸取少量混合环氧树脂胶固定光纤插芯和u型槽；取出第四片微型压电陶瓷片加盖在u型槽顶部，在两边的侧棱上均匀涂抹环氧树脂胶，固定24小时，形成稳定的微型压电陶瓷片组装成的微型扫描方管；
8、步骤4：将微型扫描方管后端用环氧树脂胶黏住圆柱型螺母，将扫描光纤穿过其中，随后加配螺杆，完成螺旋调节器的搭建；将固定套环7套在微型扫描方管尾端，用环氧树脂胶固定牢固，留出一定空间引出导线；最后将封装套管和固定套环相互固定，在螺杆旋紧、光纤悬臂长度最大时，保证封装套管外壁0刻线位置和螺旋调节器刻线位置重合，形成稳定的四片组装式可调谐光纤扫描器。
9、与现有技术相比，本专利技术的具有以下有优点：
10、(1)四片微型压电陶瓷片通过模具辅助制备工艺流程制作而成，无需使用压电陶瓷管等加工复杂度相对较高的独立管状结构振动器件；批量生产容易，成本低，尺寸、电子参数控制程度高；
11、(2)四片式组装结构使得扫描器内部方便固定不同尺寸的光纤插芯，可保证光纤插芯的外径和微型压电陶瓷片宽度互相适配，且光纤插芯的使用显著增强系统中心对称性和稳定性；
12、(3)具体应用时可调整微型压电陶瓷片尺寸、选用不同光纤类型来制作扫描器，对实际应用有重要意义；
13、(4)可根据不同成像视场、扫描范围和成像帧率、扫描速度的需求，通过压电陶瓷驱动器施加不同补偿修正电压信号实现光纤悬臂末端振动幅度的调谐，或通过螺旋调节器改变光纤悬臂长度实现对光纤悬臂谐振频率的调谐，提高了扫描器应用的灵活性；
14、(5)该扫描器装置整体尺寸小巧，性能优异，有望为生命科学研究和临床医学应用开启光学显微成像应用的新范式。
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1.一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，包括扫描组件和驱动组件；
2.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，微型压电陶瓷片结构出现不对称性时，通过补偿修正驱动信号实现光纤扫描。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤在螺旋调节器控制下横向移动，获得可调整的光纤悬臂长度。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，在所述微型扫描方管两个轴向上具有输入通道x、y。
5.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤与光纤连接器相连，光纤连接器悬空端连接非线性显微成像激发源。
6.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，相对的两个微型压电陶瓷片的极化方向一致，且相对的两个微型陶瓷片外壁由压电陶瓷驱动器提供相同的交流信号，具有相同的驱动信号。
7.根据权利要求1所述的一种全光纤非线
8.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，具体的，所述光纤悬臂的长度通过螺旋调节器调谐，调谐范围为5～17毫米。
9.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，具体的，所述光纤插芯外径与微型压电陶瓷片的宽度一致，装配时与微型压电陶瓷片组装成的微型扫描方管内径形成紧密贴合。
10.一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，包括扫描组件和驱动组件；
2.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，微型压电陶瓷片结构出现不对称性时，通过补偿修正驱动信号实现光纤扫描。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤在螺旋调节器控制下横向移动，获得可调整的光纤悬臂长度。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，在所述微型扫描方管两个轴向上具有输入通道x、y。
5.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤与光纤连接器相连，光纤连接器悬空端连接非线性显微成像激发源。
6.根据权利要求1所述的一种全光纤非线性显微成像仪的可调谐光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：江俊峰，张家宁，刘琨，王双，刘铁根，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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