[發明專利]基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統及方法

有效

• 申請號: 201510280497.1
• 申請日: 2015-05-27
• 公開（公告）號: CN104848928B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 吉雁鴻;黃強;王子晗;靳杰;鄺國濤
• 申請（專利權）人: 深圳市生強科技有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光學相干層析成像(OCT，Optical Coherence Tomography)領域，特別涉及一種基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統及方法。

背景技術

目前，基于寬譜光源特性的光學干涉傳感技術在高精度測量中已得到了廣泛的應用，其中，用于位置或者位移量或者其它可以轉化為位移量的高精度測量已成為尤其熱門的研究課題。

該基于寬譜光源特性的光學干涉傳感技術通常被應用于高精度、分布式干涉性光纖傳感器中。然而，在實際的應用中，往往需要準確地知道光源實際的相干特性，而電子耦合組件(CCD，Charge-Coupled Device)雖然可以實現成像與低速振動的測量，但是，由于CCD測量振動的靈敏度較低，無法實現對高速振動的樣品的精確測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統及方法，用于解決現有技術中的CDD無法實現對高速振動的樣品的精確測量的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統，包括：用于發出相干光的光源、用于將該相干光進行分束的光纖耦合器、用于根據分束后的第一光信號返回參考光的參考臂、用于根據分束后的第二光信號返回信號光的樣品臂、以及用于對該參考光與信號光所形成的干涉信號進行解調的光譜解調器，其中，所述光譜解調器包括分光鏡及二極管陣列，所述干涉信號經所述分光鏡分光后，其中一部分反射至二極管陣列中用于樣品振動參數的測量。

優選地，所述光譜解調器還包括：透鏡光柵組件及電子耦合組件，所述干涉信號由所述透鏡光柵組件輸出至所述分光鏡后，其中一部分反射至所述二極管陣列中用于樣品振動參數的測量，另一部分透射至所述電子耦合組件中用于OCT成像以監測樣品的測量面。

優選地，所述分光鏡透射與反射所述干涉信號的百分比是90％～95％:5％～10％。

優選地，所述分光鏡透射與反射所述干涉信號的百分比是95％:5％。

優選地，所述透鏡光柵組件包括依次設置的第一透鏡、光柵及第二透鏡，其中，接收到的所述干涉信號由所述第二透鏡輸出至所述分光鏡。

優選地，所述光源為寬譜光源，所述寬譜光源的中心波長為810nm–850nm。

優選地，所述參考臂包括依次設置的第三透鏡及全反射鏡，其中，所述參考光經所述全反射鏡、第三透鏡返回至所述光纖耦合器。

優選地，所述樣品臂包括透鏡共聚焦系統，所述透鏡共聚焦系統包括依次設置的第四透鏡、振鏡及第五透鏡，其中，所述信號光經所述第五透鏡、振鏡、第四透鏡返回至所述光纖耦合器。

優選地，所述基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統還包括計算機，所述計算機與所述光譜解調器及樣品臂連接，用于控制所述樣品臂的振鏡的速度以及進行后續的振動參數的計算。

一種基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量方法，包括：對光源發出的相干光進行分束；根據分束后的第一、第二光信號分別返回參考光與信號光；對所述參考光與信號光進行干涉，形成干涉信號；及在光譜解調器中設置分光鏡及二極管陣列，所述干涉信號經所述分光鏡分光后，其中一部分反射至所述二極管陣列中用于樣品振動參數的測量。

由以上本發明所提供的技術方案可見，與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

通過在光譜解調器中設置分光鏡及二極管陣列，使得光譜解調器接收到的干涉信號經該分光鏡分光后，其中一部分反射至二極管陣列中用于樣品振動參數的測量。也就是說，本發明的基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統及方法利用分光鏡與二極管陣列的相互配合，替代了現有的電子耦合組件的測試方式，使得對極微弱的干涉信號進行探測的靈敏度大為提高，進而實現了對高速振動的樣品的振動參數的測量精度可以達到納米級。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明各實施例或現有技術中的技術方案，下面將對本發明各實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1A為一實施例的基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統的結構框圖。

圖1B為另一實施例的基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統的結構框圖。

圖2為另一實施例的基于寬譜光源干涉原理的高速振動測量系統的光譜解調器的結構框圖。