專利名稱：用于掃頻激光的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
用于掃頻激光的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)技術(shù)領域：
本實用新型涉及掃頻激光技術(shù)領域和光學相干層析成像領域，尤其是涉及一種利用對掃頻光源濾波器的工作溫度進行前饋調(diào)控實現(xiàn)掃頻激光穩(wěn)頻的系統(tǒng)。背景技術(shù)：
近年來，掃頻激光在光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱 OCT)領域的研究和應用開發(fā)越來越受到重視。OCT是生物醫(yī)學成像領域的新興技術(shù)，具有無損傷、高分辨率等獨特優(yōu)點，在眼科領域、心血管內(nèi)窺成像領域等逐步得到廣泛應用。OCT 技術(shù)經(jīng)過了時域、譜域(頻域)技術(shù)階段的發(fā)展，最新一代高性能OCT采用掃頻激光作為系統(tǒng)光源，利用掃頻激光高速頻率掃描、高光譜分辨率的特性，大大提升了 OCT系統(tǒng)的檢測速率和成像分辨率，使OCT實時二維、三維成像更具有可實現(xiàn)性，真正具備臨床“光學顯微活體解剖成像”的功能。經(jīng)過研究，應用于OCT系統(tǒng)的掃頻激光光源產(chǎn)生了幾類技術(shù)實現(xiàn)方式。哈佛大學的Bouma小組，發(fā)展了基于光柵與旋轉(zhuǎn)多面鏡調(diào)諧濾波器的掃頻激光光源；我國浙江大學丁志華小組也發(fā)展了基于雙光柵和旋轉(zhuǎn)多面鏡的超精細調(diào)諧濾波器掃頻激光光源(發(fā)明申請?zhí)?01010108236. 9)。這類含有旋轉(zhuǎn)多面鏡的作為調(diào)諧濾波器件的光源方案，都面臨多面鏡旋轉(zhuǎn)精度不穩(wěn)定帶來的掃頻激光輸出相位不穩(wěn)定的問題；而且，帶有自由空間結(jié)構(gòu)調(diào)諧濾波器的掃頻光源，體積較大，光路易受外界影響，可在實驗室做研究用，卻不適合開發(fā)成穩(wěn)定性好、便攜性高的掃頻光源模塊產(chǎn)品。美國麻省理工大學(MIT)的Fujimoto小組和加州大學的Chen小組等，發(fā)展出了基于光纖法布里珀羅調(diào)諧濾波器(fiber Fabry-Perot tunable filter, FFP-TF)的掃頻光源，這種技術(shù)實現(xiàn)方案結(jié)構(gòu)緊湊，但在應用中面臨一個關(guān)鍵性障礙=FFP-TF的調(diào)諧頻率漂移不穩(wěn)定性問題。實驗表明，影響FFP-TF調(diào)諧頻率漂移的主要原因是環(huán)境變化因素，特別是溫度變化因素。由外界溫度變化和FFP-TF本身器件發(fā)熱引起的溫度變化，都會影響FFP-TF驅(qū)動機構(gòu)的電壓響應特性，從而使調(diào)諧頻率發(fā)生漂移。因此，如何在FFP-TF方案基礎上實現(xiàn)有效的調(diào)諧頻率穩(wěn)頻，是此類掃頻激光光源能真正應用于臨床用OCT系統(tǒng)的關(guān)鍵。
實用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種可對掃頻激光系統(tǒng)中濾波器的工作溫度進行實時監(jiān)測，并利用監(jiān)測工作溫度進行前饋調(diào)控實現(xiàn)掃頻激光穩(wěn)頻輸出的調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)。本實用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種用于掃頻激光的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，包括有溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊，所述溫度傳感器模塊和濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊均與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊導通連接，且所述溫度傳感器模塊安裝在掃頻激光系統(tǒng)上，所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊與所述掃頻激光系統(tǒng)導通連接；所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊是半導體溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)或者液冷式溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述液冷式溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括有相互導通連接的液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊和液冷工質(zhì)流動通道，且所述液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊導通連接，所述液冷工質(zhì)流動通道設于所述掃頻激光系統(tǒng)上；本實用新型穩(wěn)頻系統(tǒng)還包括有供給通過其他方式調(diào)控濾波器的調(diào)控信號輸入的調(diào)控信號通道，所述調(diào)控信號通道與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊導通連接；所述掃頻激光系統(tǒng)包括有濾波器的濾波模塊、濾波器壓電驅(qū)動模塊、色散延遲光纖圈、第一光纖隔離器、第二光纖隔離器、第三光纖隔離器、第四光纖隔離器、放大器、光纖耦合器和增壓放大器；所述溫度傳感器模塊安裝在所述濾波器壓電驅(qū)動模塊上，所述液冷工質(zhì)流動通道設于所述濾波器壓電驅(qū)動模塊周圍。本實用新型的通過上述技術(shù)方案，即可利用溫度傳感器模塊對濾波器的工作溫度進行實時測量，并通過數(shù)據(jù)處理和控制模塊計算出濾波器工作參數(shù)調(diào)控量進而對濾波器進行調(diào)控，實現(xiàn)掃頻激光系統(tǒng)穩(wěn)頻輸出。本實用新型所述的穩(wěn)頻系統(tǒng)可方便的集成到掃頻光源系統(tǒng)中，極大地提升光源系統(tǒng)的掃頻穩(wěn)定性。
圖1是本實用新型濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)的掃頻激光調(diào)諧頻率漂移示意圖。圖2是實施例一本實用新型濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)與光纖式掃頻激光系統(tǒng)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實施例二本實用新型濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)與光纖式掃頻激光系統(tǒng)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案進行詳細說明。請參閱說明書附圖圖1-3。圖中溫度傳感器模塊1、數(shù)據(jù)處理和控制模塊2、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3、濾波器的濾波模塊41、濾波器的壓電驅(qū)動模塊42、色散延遲光纖圈 43、第一光纖隔離器44、第二光纖隔離器45、第三光纖隔離器46、第四光纖隔離器47、放大器48、光纖耦合器49和增壓放大器40和調(diào)控信號通道5。如圖1、圖2中所示本實用新型所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)包括有溫度傳感器模塊1、數(shù)據(jù)處理和控制模塊2、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3，且溫度傳感器模塊1和濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3均與數(shù)據(jù)處理和控制模塊2導通連接。其中，溫度傳感器模塊1安裝在掃頻激光系統(tǒng)的濾波器壓電驅(qū)動模塊42上，主要用于對濾波器的工作溫度進行實時測量，并將溫度數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)處理和控制模塊2 ；數(shù)據(jù)處理和控制模塊2主要用于將來自溫度傳感器模塊1的濾波器工作溫度數(shù)據(jù) T1與標準值Ttl作對比，得到偏差值Δ T ；根據(jù)溫度偏差值Δ T計算出濾波器工作參數(shù)調(diào)控量，并輸出到濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3 ；濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3是一半導體溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，其與掃頻激光系統(tǒng)的濾波器壓電驅(qū)動模塊42導通連接，該濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3主要用于根據(jù)來自數(shù)據(jù)處理和控制模塊2的濾波器工作參數(shù)調(diào)控量，并對濾波器的工作參數(shù)進行調(diào)控，實現(xiàn)掃頻激光系統(tǒng)穩(wěn)頻輸出，避免掃頻激光系統(tǒng)輸出頻率出現(xiàn)漂移現(xiàn)象。所述濾波器工作參數(shù)調(diào)控量可為溫度調(diào)控量、驅(qū)動電壓調(diào)控量、工作電流調(diào)控量等。當采用溫度調(diào)控時，直接將溫度調(diào)控到溫度偏差允許范圍；采用濾波器驅(qū)動電壓間接調(diào)控時，按照溫度變化與驅(qū)動電壓變化的特性響應曲線(可從實驗中測量獲得相應的經(jīng)驗數(shù)據(jù)曲線)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動電壓的調(diào)控抵消因為溫度變化帶來的濾波器頻率特性的變化；采用濾波器驅(qū)動電流間接調(diào)控時，按照溫度變化與驅(qū)動電流變化的特性響應曲線(可從實驗中測量獲得相應的經(jīng)驗數(shù)據(jù)曲線)數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動電流的調(diào)控抵消因為溫度變化帶來的濾波器頻率特性的變化。本實用新型所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)還包括有供給通過其他方式調(diào)控濾波器的調(diào)控信號輸入的調(diào)控信號通道5，調(diào)控信號通道5與數(shù)據(jù)處理和控制模塊2導通連接。另外，所述掃頻激光系統(tǒng)包括有濾波器的濾波模塊41、濾波器壓電驅(qū)動模塊42、 色散延遲光纖圈43、第一光纖隔離器44、第二光纖隔離器45、第三光纖隔離器46、第四光纖隔離器47、放大器48、光纖耦合器49和增壓放大器40 ；其中，濾波器的濾波模塊41、色散延遲光纖圈43、第一光纖隔離器44、放大器48和光纖耦合器49依次相連并形成環(huán)形回路，濾波器壓電驅(qū)動模塊42與濾波器的濾波模塊41導通連接，而且光纖耦合器49還與依次連接導通的第三光纖隔離器46、增壓放大器40和第四光纖隔離器47導通連接。如圖3中所示本實用新型所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)實施例二與實施例一基本相同， 該濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)同樣包括有溫度傳感器模塊1、數(shù)據(jù)處理和控制模塊2、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3和調(diào)控信號輸入通道5，其連接關(guān)系以及與掃頻激光系統(tǒng)的連接關(guān)系均與實施例一也基本相同。區(qū)別僅在于所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3是液冷式溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括有相互導通連接的液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊31和液冷工質(zhì)流動通道32，且液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊31與數(shù)據(jù)處理和控制模塊2導通連接，液冷工質(zhì)流動通道32設于濾波器壓電驅(qū)動模塊42周圍。如圖4中所示本實用新型所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)的工作流程包括1000 安裝于濾波器上的溫度傳感器1測量掃頻激光系統(tǒng)中濾波器的工作溫度 T1;1001 溫度傳感器1測量的濾波器的工作溫度T1被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理和控制模塊2 ；1002 數(shù)據(jù)處理和控制模塊2計算出濾波器實時工作溫度T1與標準工作溫度Ttl的偏差Δ T ；1003 數(shù)據(jù)處理和控制模塊2判斷溫度偏差Δ T是否在允許的偏差范圍之內(nèi)？ “是”則執(zhí)行步驟1004，“否”則執(zhí)行步驟1005 ；1004 若溫度偏差Δ T在允許的偏差范圍，則保持當前濾波器工作參數(shù)；1005 若溫度偏差Δ T超出允許的偏差范圍，則數(shù)據(jù)處理和控制模塊2計算出相應的濾波器工作參數(shù)調(diào)控量，并將該濾波器工作參數(shù)調(diào)控量傳送至濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3。1006 濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3根據(jù)數(shù)據(jù)處理和控制模塊2輸入的濾波器工作參數(shù)調(diào)控量，利用濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊3中相應調(diào)控機構(gòu)進行濾波器工作參數(shù)調(diào)節(jié)， 實現(xiàn)掃頻激光系統(tǒng)以穩(wěn)頻輸出掃頻激光。其中，對偏差值Δ T的偏差要求是為零或者某一符合精度的小量值。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種用于掃頻激光的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于包括有溫度傳感器模塊(1)、數(shù)據(jù)處理和控制模塊(2)、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊(3)，所述溫度傳感器模塊 (1)和濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊(3 )均與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊(2 )導通連接，且所述溫度傳感器模塊(1)安裝在掃頻激光系統(tǒng)上，所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊(3)與所述掃頻激光系統(tǒng)導通連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊(3)是半導體溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)或者液冷式溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于所述是液冷式溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括有相互導通連接的液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊(31)和液冷工質(zhì)流動通道(32)，且所述液冷式溫度調(diào)節(jié)的工質(zhì)溫度調(diào)節(jié)模塊(31)與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊(2)導通連接，所述液冷工質(zhì)流動通道(32)設于所述掃頻激光系統(tǒng)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于還包括有供給通過其他方式調(diào)控濾波器的調(diào)控信號輸入的調(diào)控信號通道(5)，所述調(diào)控信號通道(5)與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊(2)導通連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項所述的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于 所述掃頻激光系統(tǒng)包括有濾波器的濾波模塊(41)、濾波器壓電驅(qū)動模塊(42)、色散延遲光纖圈(43)、第一光纖隔離器(44)、第二光纖隔離器(45)、第三光纖隔離器(46)、第四光纖隔離器(47)、放大器(48)、光纖耦合器(49)和增壓放大器(40);所述溫度傳感器模塊(1)安裝在所述濾波器壓電驅(qū)動模塊(42)上，所述液冷工質(zhì)流動通道(32)設于所述濾波器壓電驅(qū)動模塊(42)周圍。
專利摘要本實用新型提供了一種用于掃頻激光的濾波器溫度前饋調(diào)控穩(wěn)頻系統(tǒng)，包括有溫度傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊、濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊，所述溫度傳感器模塊和濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊均與所述數(shù)據(jù)處理和控制模塊導通連接，且所述溫度傳感器模塊安裝在掃頻激光系統(tǒng)的濾波器壓電驅(qū)動模塊上，所述濾波器參數(shù)調(diào)控執(zhí)行模塊與所述掃頻激光系統(tǒng)導通連接。這樣，即可利用溫度傳感器模塊對濾波器的工作溫度進行實時測量，并通過數(shù)據(jù)處理和控制模塊計算出濾波器工作參數(shù)調(diào)控量進而對濾波器進行調(diào)控，實現(xiàn)掃頻激光系統(tǒng)穩(wěn)頻輸出；而且，本實用新型所述的穩(wěn)頻系統(tǒng)可方便的集成到掃頻光源系統(tǒng)中，極大地提升光源系統(tǒng)的掃頻穩(wěn)定性。
文檔編號G05D23/19GK202257309SQ20112034097
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者朱銳, 高強 申請人:深圳沃夫特影像技術(shù)有限公司