一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置及調(diào)諧方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，包括光激勵(lì)探頭、可調(diào)光源、應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊；光激勵(lì)探頭的出射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中，光激勵(lì)探頭的入射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域外側(cè)，可調(diào)光源與光激勵(lì)探頭的入射端相對(duì)，光激勵(lì)探頭的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位相對(duì)，應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊用于檢測(cè)待激勵(lì)的目標(biāo)靶位應(yīng)激信號(hào)的強(qiáng)度。該激勵(lì)裝置能夠在單次插入目標(biāo)區(qū)域后，通過(guò)調(diào)諧出射光束的束形、束寬、進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域角度，與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)，降低插入時(shí)不可避免的空間誤差，提高光激勵(lì)效果。本發(fā)明還公開(kāi)了單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的調(diào)諧方法，該方法可以在激勵(lì)裝置在單次插入目標(biāo)區(qū)域后，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置及調(diào)諧方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信與集成光學(xué)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置及調(diào)諧方法。
【背景技術(shù)】
[0002]面向微型特定靶位的光激勵(lì)近來(lái)成為微米級(jí)物質(zhì)調(diào)控和檢測(cè)的前沿技術(shù)，其應(yīng)用對(duì)象包括而不限定于:
[0003]( I)熒光成像和光學(xué)相干斷層掃描成像等光學(xué)微結(jié)構(gòu)成像；
[0004](2)光鑷，利用光束產(chǎn)生的束縛力控制和移動(dòng)微米級(jí)微粒(如細(xì)胞)；
[0005](3)光學(xué)微粒檢測(cè)，利用微粒對(duì)光激勵(lì)信號(hào)的應(yīng)激信號(hào)檢測(cè)微粒；
[0006](4)光學(xué)神經(jīng)調(diào)控，利用光激勵(lì)信號(hào)調(diào)控單個(gè)神經(jīng)元，產(chǎn)生光致神經(jīng)信號(hào)。
[0007]面向微型特定靶位的光激勵(lì)均需要光激勵(lì)信號(hào)的靶向性發(fā)射，當(dāng)目標(biāo)靶位的尺寸為微米級(jí)時(shí)，必須采用微型光激勵(lì)探頭對(duì)目標(biāo)靶位所在待激勵(lì)區(qū)域進(jìn)行指向性插入，使探頭的出射光束能以一定光功率對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)靶位發(fā)射。
[0008]相比其他激勵(lì)手段，靶向性光激勵(lì)有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1、靶向性強(qiáng)，對(duì)象明確，能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)微米級(jí)目標(biāo)的調(diào)控；
[0010]靶向性光激勵(lì)直接對(duì)微米級(jí)目標(biāo)靶位進(jìn)行指向性發(fā)射，由于光束在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)傳輸?shù)姆较蛐裕軌驅(qū)崿F(xiàn)單個(gè) 微米級(jí)目標(biāo)的精確調(diào)控，此外還能通過(guò)光束的壓縮聚焦等手段，提高靶向精度到與激勵(lì)光信號(hào)波長(zhǎng)相比擬的程度。
[0011]2、激勵(lì)信號(hào)使用獨(dú)立信道，與待激勵(lì)目標(biāo)靶位所在環(huán)境相互影響很小，只與目標(biāo)靶位發(fā)生互作用；
[0012]光激勵(lì)信號(hào)只會(huì)與目標(biāo)靶位相互作用，與其所在環(huán)境的影響很小，每種光激勵(lì)信號(hào)因其頻率、相位、偏振態(tài)等不同，均視為不同的信號(hào)，使用獨(dú)立的信道，不易相互干擾或受到干擾。
[0013]3、光信號(hào)擁有頻率、相位、偏振態(tài)及波形等多維信號(hào)類(lèi)型及其組合，適用于各種不同的目標(biāo)靶位類(lèi)型；
[0014]光信號(hào)的多種類(lèi)型兼容于相似的發(fā)生、傳輸和發(fā)射技術(shù)平臺(tái)，且能適用于不同類(lèi)型的目標(biāo)靶位，比如在光學(xué)相干斷層掃描成像中使用1310nm和1550nm波段紅外光，在光學(xué)神經(jīng)調(diào)控中使用450-580nm波段可見(jiàn)光等。
[0015]4、安全無(wú)害，適合應(yīng)用于人體內(nèi)或食品衛(wèi)生等領(lǐng)域；
[0016]光激勵(lì)信號(hào)在其大多數(shù)波段、偏振態(tài)、相位和波形上都安全無(wú)害，因此能夠應(yīng)用于人體內(nèi)或食品衛(wèi)生等領(lǐng)域。
[0017]由于所述靶向性光激勵(lì)的各種應(yīng)用需要共通的技術(shù)工具平臺(tái)，因此一種插入式光激勵(lì)裝置得到了發(fā)展，這種裝置的核心部件是插入到待激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域的微型光激勵(lì)探頭，負(fù)責(zé)將光激勵(lì)信號(hào)通過(guò)自身傳輸至待激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域，并對(duì)目標(biāo)靶位發(fā)射。
[0018]由于光激勵(lì)的特殊性，微型光激勵(lì)探頭的出射光束在待激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域的擴(kuò)散服從光在散射介質(zhì)中傳播的規(guī)律。米氏散射模型被用于描述出射光束在激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域的擴(kuò)散，根據(jù)該模型，在大多數(shù)情況，比如人體組織內(nèi)部、化學(xué)溶液中等時(shí)候，光束仍能大致維持其方向性。因此使用微型光探頭激勵(lì)目標(biāo)靶位的一個(gè)重要的問(wèn)題就是光學(xué)激勵(lì)探頭與目標(biāo)靶位的精確對(duì)準(zhǔn)，光學(xué)激勵(lì)探頭在單次插入時(shí)只能實(shí)現(xiàn)粗對(duì)準(zhǔn)，插入后其與目標(biāo)靶位存在空間誤差，這種誤差也會(huì)嚴(yán)重影響探頭的激勵(lì)效果。
[0019]現(xiàn)有的插入式光激勵(lì)裝置多使用光波導(dǎo)構(gòu)成其光激勵(lì)探頭，并采用發(fā)光二極管、平行光或光纖等光源，與光波導(dǎo)的入射端面直接耦合。光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光傳輸效率較高，傳輸功耗較低，端面直接耦合有利于降低耦合損耗，使盡量多的光功率能進(jìn)入光波導(dǎo)。但這種設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，難以調(diào)節(jié)出射光束的束形、束寬、入射角度等并實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)靶位的精確對(duì)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，該激勵(lì)裝置能夠在單次插入目標(biāo)區(qū)域后，通過(guò)調(diào)諧出射光束的束形、束寬、進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域角度，與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)，降低插入時(shí)不可避免的空間誤差，提高光激勵(lì)效果；同時(shí)，還提供該單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的調(diào)諧方法，該方法可以在激勵(lì)裝置在單次插入目標(biāo)區(qū)域后，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)。
[0021]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0022]一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，所述的激勵(lì)裝置包括光激勵(lì)探頭、可調(diào)光源、應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊；光激勵(lì)探頭的出射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中，光激勵(lì)探頭的入射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域外側(cè)，可調(diào)光源與光激勵(lì)探頭的入射端相對(duì)，光激勵(lì)探頭的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位相對(duì)，應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊用于檢測(cè)待激勵(lì)的目標(biāo)靶位應(yīng)激信號(hào)的強(qiáng)度。
[0023]進(jìn)一步:所述的可調(diào)光源包括光源、連接光纖、入射端頭和微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置；光源通過(guò)連接光纖與入射端頭相連，入射端頭位于微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置上，入射端頭與光激勵(lì)探頭的入射端相對(duì)；微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置用于調(diào)整入射端頭射出的光到光激勵(lì)探頭入射端面的不同位置。
[0024]進(jìn)一步:所述的應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊包括應(yīng)激信號(hào)傳感器和信號(hào)分析儀；所述的應(yīng)激信號(hào)傳感器和信號(hào)分析儀位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域外側(cè)，應(yīng)激信號(hào)傳感器和信號(hào)分析儀相連，應(yīng)激信號(hào)傳感器用于感應(yīng)位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中的目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器將獲取的應(yīng)激信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)分析儀中，信號(hào)分析儀用于對(duì)目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、去噪和顯示。
[0025]一種上述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的調(diào)諧方法，該調(diào)諧方法包括以下步驟:
[0026]第一步:連接激勵(lì)裝置:將光激勵(lì)探頭的出射端插于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中，使光激勵(lì)探頭的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位初步相對(duì)，將位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域外側(cè)的光激勵(lì)探頭的入射端與可調(diào)光源相對(duì)，將應(yīng)激信號(hào)傳感器和信號(hào)分析儀相連；
[0027]第二步:激勵(lì)目標(biāo)靶位:調(diào)節(jié)可調(diào)光源，使可調(diào)光源射出的光信號(hào)從入射點(diǎn)射入光激勵(lì)探頭的入射端面上，并通過(guò)光激勵(lì)探頭進(jìn)入到激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域中，激勵(lì)目標(biāo)靶位；
[0028]第三步:顯示應(yīng)激信號(hào):利用應(yīng)激信號(hào)傳感器收集目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器將應(yīng)激信號(hào)傳送至信號(hào)分析儀中，信號(hào)分析儀分析和顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)；
[0029]第四步:重復(fù)第二步，改變可調(diào)光源射出的光信號(hào)射在光激勵(lì)探頭入射端面的入射點(diǎn)，然后重復(fù)第三步，顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)，直至信號(hào)分析儀顯示的目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)為最大值時(shí)，停止操作。
[0030]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果:
[0031]1.僅需單次插入，就可實(shí)現(xiàn)光激勵(lì)探頭與目標(biāo)靶位的精確對(duì)準(zhǔn)，降低了插入誤差，提高了光激勵(lì)作用效果。本發(fā)明的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置及調(diào)諧方法，光激勵(lì)探頭只需插入目標(biāo)區(qū)域一次，然后通過(guò)調(diào)諧可調(diào)光源在光激勵(lì)探頭入射端面上的入射點(diǎn)，激發(fā)起光激勵(lì)探頭中的特殊高階模式，從而改變出射光束的束形、束寬和進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域角度等，幫助光激勵(lì)探頭與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)，提高光激勵(lì)作用效果，避免因?qū)?zhǔn)誤差造成光激勵(lì)探頭低效甚至作廢的現(xiàn)象。
[0032]2.廣泛適用于多種類(lèi)型光源和光波導(dǎo)，通用性良好，應(yīng)用廣泛。本發(fā)明所述單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置及調(diào)諧方法，通過(guò)可調(diào)光源的光入射端頭產(chǎn)生所需入射光場(chǎng)，在光激勵(lì)探頭入射端面上選擇入射點(diǎn)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，適用于多種類(lèi)型的光源和光波導(dǎo)，可根據(jù)應(yīng)用對(duì)象選用合適的部件，應(yīng)用廣泛。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的光激勵(lì)探頭的橫截面示意圖，其中，光激勵(lì)探頭位于直角坐標(biāo)系中，探頭的橫截面與xOy平面平行，探頭的方向與z軸平行。
[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形,為簡(jiǎn)并的E11模的光場(chǎng)圖。
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形,為簡(jiǎn)并的E21模的光場(chǎng)圖。
[0037]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形,為簡(jiǎn)并的E31模的光場(chǎng)圖。
[0038]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形，為簡(jiǎn)并的E12模的光場(chǎng)圖。
[0039]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形,為簡(jiǎn)并的E22模的光場(chǎng)圖。
[0040]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光束的束形，為簡(jiǎn)并的E32模的光場(chǎng)圖。
[0041]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光場(chǎng)圖形，為簡(jiǎn)并的E11模的光場(chǎng)圖。
[0042]圖10為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光場(chǎng)圖形，為簡(jiǎn)并的E21模的光場(chǎng)圖。
[0043]圖11為本發(fā)明實(shí)施例中光波導(dǎo)激勵(lì)探頭的出射光場(chǎng)圖形，為簡(jiǎn)并的E31模的光場(chǎng)圖。
[0044]圖中有:光激勵(lì)探頭1、襯底11、下包層12、芯層13、上包層14、可調(diào)光源2、光源21、連接光纖22、入射端頭23、微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24、應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊3、應(yīng)激信號(hào)傳感器31、信號(hào)分析儀32、入射點(diǎn)4、激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5、目標(biāo)靶位6?！揪唧w實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0046]如圖1所示，本發(fā)明的一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，包括光激勵(lì)探頭1、可調(diào)光源2、應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊3。光激勵(lì)探頭I的出射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中，光激勵(lì)探頭I的入射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5外側(cè)，可調(diào)光源2與光激勵(lì)探頭I的入射端相對(duì)，光激勵(lì)探頭I的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位6相對(duì)。應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊3用于檢測(cè)待激勵(lì)的目標(biāo)靶位6應(yīng)激信號(hào)的強(qiáng)度。作為優(yōu)選，光激勵(lì)探頭I采用任意一種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如平面單脊波導(dǎo)等。光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，光被限制在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，大部分能量只能沿著波導(dǎo)方向傳輸。光激勵(lì)探頭I的出射端成錐形、或者透鏡。
[0047]進(jìn)一步:所述的可調(diào)光源2包括光源21、連接光纖22、入射端頭23和微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24 ;光源21通過(guò)連接光纖22與入射端頭23相連，入射端頭23位于微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24上，入射端頭23與光激勵(lì)探頭I的入射端相對(duì)；微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24用于調(diào)整入射端頭23射出的光到光激勵(lì)探頭I入射端面的不同位置。作為優(yōu)選，光源21的波長(zhǎng)范圍在250nm到2000nm之間。該波長(zhǎng)范圍覆蓋了從紫外到中紅外的較寬范圍，本發(fā)明的幾種重要應(yīng)用，包括光遺傳神經(jīng)調(diào)控，其有效波長(zhǎng)450-600nm，以及紅外神經(jīng)調(diào)控，其有效波長(zhǎng)900-1600nm等，都包含在該波長(zhǎng)范圍中。一些重要的光學(xué)應(yīng)用如光通信波段、常見(jiàn)的光傳感波段等，也包含在該波長(zhǎng)范圍中。光源21可以采用激光器、LED燈或鹵素?zé)舻取＿B接光纖22是將光源21的光導(dǎo)入入射端頭23的連接光路。微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置23用于夾持入射端頭23，使入射端頭23與光激勵(lì)探頭I入射端面實(shí)現(xiàn)端面耦合，并能實(shí)現(xiàn)選擇在光激勵(lì)探頭入射端面上的不同入射點(diǎn)4。為提高對(duì)準(zhǔn)精度，微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24的最小位移精度小于I微米。當(dāng)光激勵(lì)探頭I的出射端成錐形時(shí)，入射端頭23采用錐形光纖；當(dāng)光激勵(lì)探頭I的出射端為透鏡時(shí)，入射端頭23采用透鏡光纖。
[0048]進(jìn)一步:所述的應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊3包括應(yīng)激信號(hào)傳感器31和信號(hào)分析儀32 ;所述的應(yīng)激信號(hào)傳感器31和信號(hào)分析儀32位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5外側(cè)，應(yīng)激信號(hào)傳感器31和信號(hào)分析儀32相連，應(yīng)激信號(hào)傳感器31用于感應(yīng)位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中的目標(biāo)靶位6的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器31將獲取的應(yīng)激信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)分析儀32中，信號(hào)分析儀32用于對(duì)目標(biāo)靶位6的應(yīng)激信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、去噪和顯示。應(yīng)激信號(hào)傳感器31可根據(jù)應(yīng)激信號(hào)的類(lèi)型，選擇電、光或化學(xué)傳感器等。
[0049]上述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的調(diào)諧方法，包括以下步驟:
[0050]第一步:連接激勵(lì)裝置:將光激勵(lì)探頭I的出射端插于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中，使光激勵(lì)探頭I的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位6初步相對(duì)，將位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5外側(cè)的光激勵(lì)探頭I的入射端與可調(diào)光源2相對(duì)，將應(yīng)激信號(hào)傳感器31和信號(hào)分析儀32相連；
[0051]第二步:激勵(lì)目標(biāo)靶位:調(diào)節(jié)可調(diào)光源2，使可調(diào)光源2射出的光信號(hào)從入射點(diǎn)4射入光激勵(lì)探頭I的入射端面上，并通過(guò)光激勵(lì)探頭I進(jìn)入到激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中，激勵(lì)目標(biāo)革巴位6 ；
[0052]第三步:顯示應(yīng)激信號(hào):利用應(yīng)激信號(hào)傳感器31收集目標(biāo)靶位6的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器31將應(yīng)激信號(hào)傳送至信號(hào)分析儀32中，信號(hào)分析儀32分析和顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)；
[0053]第四步:重復(fù)第二步，改變可調(diào)光源2射出的光信號(hào)射在光激勵(lì)探頭I入射端面的入射點(diǎn)4，然后重復(fù)第三步，顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)，直至信號(hào)分析儀32顯示的目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)3為最大值時(shí)，停止操作。
[0054]上述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的工作原理是:激勵(lì)光信號(hào)從光源21產(chǎn)生，經(jīng)過(guò)連接光纖22、入射端頭23，從入射點(diǎn)4入射到光激勵(lì)探頭I中，并發(fā)射到激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中，使待激勵(lì)的目標(biāo)靶位6產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)激信號(hào)，并由應(yīng)激信號(hào)傳感器31記錄，傳導(dǎo)至信號(hào)分析儀32進(jìn)行后處理后顯示。根據(jù)信號(hào)分析儀32提供的信息，調(diào)節(jié)可調(diào)光源2的光源21和微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置24，改變激勵(lì)光信號(hào)入射光激勵(lì)探頭I的入射點(diǎn)4，以改變激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中出射的光束，通過(guò)信號(hào)分析儀32觀察目標(biāo)靶位6的應(yīng)激信號(hào)。經(jīng)多次調(diào)諧，當(dāng)目標(biāo)靶位6應(yīng)激信號(hào)最強(qiáng)時(shí)，可以認(rèn)為對(duì)準(zhǔn)誤差得到了降低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)靶位的最優(yōu)化調(diào)整。
[0055]多數(shù)情況下，目標(biāo)靶位與插入的光激勵(lì)探頭之間都存在誤差。通過(guò)上述裝置和調(diào)諧方法，不需要重新插入光激勵(lì)探頭，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。利用本發(fā)明的裝置，通過(guò)觀察信號(hào)分析儀32上顯示的應(yīng)激信號(hào)，不斷調(diào)整光信號(hào)從入射端頭23到光激勵(lì)探頭I入射端面上的入射點(diǎn)4位置。當(dāng)信號(hào)分析儀32上顯示的目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)最強(qiáng)烈時(shí)，即可認(rèn)為對(duì)準(zhǔn)誤差得到了降低，實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)靶位6精確對(duì)準(zhǔn)。此時(shí)，可調(diào)光源2射出的光信號(hào)在光激勵(lì)探頭I入射端面上的入射點(diǎn)4是最佳入射位置，光信號(hào)進(jìn)入到激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域5中，激勵(lì)目標(biāo)靶位6。
[0056]利用光波導(dǎo)傳輸模式的選擇性激發(fā)特性，可實(shí)現(xiàn)激勵(lì)光束的位置、束寬、數(shù)量的調(diào)
節(jié)。假設(shè)在光波導(dǎo)中傳輸?shù)哪Ｊ接?φι ψ2, φ?..”i自然數(shù)，光波導(dǎo)的入射光場(chǎng)為，則
入射光場(chǎng)獅到第i階模供的功率耦合系數(shù)Hi應(yīng)滿足式(I)。該式表明各階模式的功率耦合系數(shù)由入射光場(chǎng)與該模式在光波導(dǎo)截面A上的疊加積分決定。因此,通過(guò)入射光場(chǎng)在光波導(dǎo)入射端面上的偏移入射來(lái)實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)中傳輸模式的選擇性激發(fā)，從而調(diào)節(jié)出射光束的束形、束寬、入射角度等，幫助出射光束與目標(biāo)靶位精確對(duì)準(zhǔn)。




2
【權(quán)利要求】
1.一種單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的激勵(lì)裝置包括光激勵(lì)探頭(I)、可調(diào)光源(2)、應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊(3);光激勵(lì)探頭(I)的出射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)中，光激勵(lì)探頭(I)的入射端位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)外側(cè)，可調(diào)光源(2)與光激勵(lì)探頭(I)的入射端相對(duì)，光激勵(lì)探頭(I)的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5 )中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位(6)相對(duì)，應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊(3)用于檢測(cè)待激勵(lì)的目標(biāo)靶位(6)應(yīng)激信號(hào)的強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的光激勵(lì)探頭(I)采用光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的光激勵(lì)探頭(I)的出射端成錐形、或者透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的可調(diào)光源(2)包括光源(21)、連接光纖(22)、入射端頭(23)和微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置(24);光源(21)通過(guò)連接光纖(22 )與入射端頭(23 )相連，入射端頭(23 )位于微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置(24)上，入射端頭(23 )與光激勵(lì)探頭(I)的入射端相對(duì)；微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置(24)用于調(diào)整入射端頭(23)射出的光到光激勵(lì)探頭(I)入射端面的不同位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述光源(21)的波長(zhǎng)范圍在250nm到2000nm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的連接光纖(22)采用G.652單模光纖?！?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的入射端頭(23 )采用錐形光纖，或者透鏡光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的微調(diào)對(duì)準(zhǔn)裝置(24)的最小位移精度小于I微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置，其特征在于:所述的應(yīng)激信號(hào)記錄和分析模塊(3)包括應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)和信號(hào)分析儀(32);所述的應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)和信號(hào)分析儀(32)位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)外側(cè)，應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)和信號(hào)分析儀(32)相連，應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)用于感應(yīng)位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)中的目標(biāo)靶位(6)的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)將獲取的應(yīng)激信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)分析儀(32)中，信號(hào)分析儀(32)用于對(duì)目標(biāo)靶位(6)的應(yīng)激信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大、去噪和顯示。
10.一種權(quán)利要求1所述的單插靶位可調(diào)光激勵(lì)裝置的調(diào)諧方法，其特征在于:該調(diào)諧方法包括以下步驟: 第一步:連接激勵(lì)裝置:將光激勵(lì)探頭(I)的出射端插于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)中，使光激勵(lì)探頭(I)的出射端與位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5 )中的待激勵(lì)的目標(biāo)靶位(6 )初步相對(duì)，將位于激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5)外側(cè)的光激勵(lì)探頭(I)的入射端與可調(diào)光源(2)相對(duì)，將應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)和信號(hào)分析儀(32)相連； 第二步:激勵(lì)目標(biāo)靶位:調(diào)節(jié)可調(diào)光源(2)，使可調(diào)光源(2)射出的光信號(hào)從入射點(diǎn)(4)射入光激勵(lì)探頭(I)的入射端面上，并通過(guò)光激勵(lì)探頭(I)進(jìn)入到激勵(lì)目標(biāo)區(qū)域(5 )中，激勵(lì)目標(biāo)靶位(6); 第三步:顯示應(yīng)激信號(hào):利用應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)收集目標(biāo)靶位(6)的應(yīng)激信號(hào)，應(yīng)激信號(hào)傳感器(31)將應(yīng)激信號(hào)傳送至信號(hào)分析儀(32)中，信號(hào)分析儀(32)分析和顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)； 第四步:重復(fù)第二步，改變可調(diào)光源(2)射出的光信號(hào)射在光激勵(lì)探頭(I)入射端面的入射點(diǎn)(4)，然后重復(fù)第三步，顯示目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)，直至信號(hào)分析儀(32)顯示的目標(biāo)靶位的應(yīng)激信號(hào)(3)為最大值時(shí)，停止操作。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK103529525SQ201310520732
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】孫小菡, 董納, 蔣衛(wèi)鋒 申請(qǐng)人:東南大學(xué)