[發(fā)明專利]一種產(chǎn)生光學(xué)延遲線的串聯(lián)擺動平行平面反射鏡結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106773026A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫詩明;程光華;唐大偉;王人林;孫方遠(yuǎn);孫靜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京長城牡丹模具制造有限公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生光學(xué)延遲線的串聯(lián)擺動平行平面反射鏡結(jié)構(gòu)，屬于光學(xué)材料分析領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷發(fā)展，人類的生活質(zhì)量、健康水平不斷提高，光學(xué)相干層析成像這種全新的生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)應(yīng)運而生。光學(xué)延遲線是光學(xué)相干層析成像中的重要組成部分，它決定了整個系統(tǒng)的掃描速度、影響整個系統(tǒng)的信噪比和分辨率。是光學(xué)相干層析成像技術(shù)中的一個至關(guān)重要的決定因素。

目前常用的光學(xué)延遲線裝置大多是利用步進(jìn)電機驅(qū)動線性微位移平臺上的光學(xué)反射鏡產(chǎn)生，但是此類光學(xué)延遲線存在較長延遲時間，同事由于采用機械手段產(chǎn)生的延遲，不能實現(xiàn)快速掃描；也有利用電動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)立方體來改變光程，但它受表面形狀的限制，存在掃描不均勻，線性度差，旋轉(zhuǎn)過程中掃描范圍不確定等不可克服的缺點。近幾年來，隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用回轉(zhuǎn)螺旋面反射鏡實現(xiàn)的全反射式周強性掃描裝置被廣泛的應(yīng)用于產(chǎn)生光學(xué)延遲線，掃描頻率和延遲時間較之前有了大大的提高。

本發(fā)明提出了一種新的產(chǎn)生光學(xué)延遲線的裝置，具有無色散、重量輕、延遲量可靈活改變、延遲量大、掃描頻率高、線性度和平穩(wěn)性好等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于光信息處理系統(tǒng)和時間分辨光學(xué)系統(tǒng)中，尤其對光學(xué)相干層析成像技術(shù)的提升起到非常重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種新的產(chǎn)生光學(xué)延遲線的串聯(lián)擺動平行平面反射鏡結(jié)構(gòu)，不僅在掃描頻率上較之前的電動步進(jìn)馬達(dá)方法有了明顯的提高，延遲時間也縮短至皮秒量級。

為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種產(chǎn)生光學(xué)延遲線的串聯(lián)擺動平行平面反射鏡結(jié)構(gòu)，包括：:激光器1、波片2、分光器件3、聚焦透鏡4、CCD5、第一平行平面反射鏡6、第二平行平面反射鏡7、第一反射鏡8、第三平行平面反射鏡9、第四平行平面反射鏡10、第二反射鏡11、缺角直角棱鏡12，其特征在于，

由所述激光器1發(fā)出激光束，在經(jīng)過位于激光器1左側(cè)的波片2之后變成具有不同偏振方向的激光束，再經(jīng)過波片左側(cè)的分光器件3，將激光束分為激光束A與激光束B，激光束A沿與激光光源發(fā)出的激光束相同的方向進(jìn)行傳輸；

激光束B經(jīng)過分光器件3之后沿豎直方向進(jìn)入第一平行平面反射鏡6，再反射至第二平行平面反射鏡7，經(jīng)過多次反射后出射，已發(fā)生延遲和位移后的激光束B進(jìn)入串聯(lián)平行平面反射鏡裝置中的第三平行平面反射鏡9，反射至第四平行平面反射鏡10，多次反射后，出射進(jìn)入第一反射鏡8，再經(jīng)第二反射鏡11反射進(jìn)入缺角直角棱鏡12，與激光束A經(jīng)由聚焦透鏡4匯合至CCD5中。

為了更為清晰的闡明本發(fā)明可產(chǎn)生的光學(xué)延遲線過程，特將理論推導(dǎo)明確如下：

如圖1所示，激光束B垂直入射可電控平行平面擺動裝置中的第一平行平面反射鏡，而此時的可電控平行平面擺動裝置以與水平方向夾角為θ置于光路中。定義第一平行平面反射鏡、第二平行平面反射鏡、第三平行平面反射鏡和第四平行平面反射鏡的長度為L；定義第一平行平面反射鏡與第二平行平面反射鏡之間的距離和第三平行平面反射鏡與第四平行平面反射鏡之間的距離相等為d；定義第一平行平面反射鏡與第二平行平面反射鏡之間的錯距和第三平行平面反射鏡與第四平行平面反射鏡之間的錯距相等為D；定義光束在可電控第一組平行平面擺動裝置中的反射次數(shù)為N1，第二組平行平面擺動裝置中的反射次數(shù)為N2。

定義入射光線1入射到第一平行平面反射鏡上的入射角為θ1，其反射角為θ2；定義入射光線1入射到第三平行平面反射鏡上的入射角為θ3；其反射角為θ4；定義符號△為激光束B通過串聯(lián)可電控平行平面擺動裝置后產(chǎn)生的光程差；定義經(jīng)過串聯(lián)平行平面擺動裝置后出射光線相對入射光纖所產(chǎn)生的位移差為x。

如圖2所示，激光束B為入射光線1，經(jīng)過第一平行平面反射鏡反射，進(jìn)入第二平行平面反射鏡，在第一平行平面反射鏡與第二平行平面反射鏡多次反射后由第二平行平面反射鏡反射出射，出射光線5同時也是入射光線2進(jìn)入第三平行平面反射鏡，經(jīng)過多次反射后，由第四平行平面反射鏡反射出射，出射光束8。

對于任意一個擺動角度θ，當(dāng)滿足后續(xù)的條件時，

根據(jù)光的反射定律有：

θ₁＝θ₂ (1)

再根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系式，當(dāng)激光束B通過平行平面反射鏡1反射一次所產(chǎn)生的光程差為：

當(dāng)激光束B通過平行平面反射鏡2再反射一次所產(chǎn)生的光程差為：

……

當(dāng)激光束B在可電控平行平面擺動裝置中反射N1次后所產(chǎn)生的光程差為：