[發明專利]一種提高超聲調制光成像深度的裝置及方法

在審

• 申請號: 201910321091.1
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110045521A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 翁存程;何友武;馮尚源
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種提高超聲調制光成像深度的裝置及方法。超聲換能器驅動器輸出正弦電信號激發超聲換能器產生的超聲波在玻璃容器的光散射溶液中傳輸；激光通過第一半透半反射鏡后分為信號光和參考光；信號光入射玻璃容器的光散射溶液后被超聲調制為超聲調制光；參考光經第一反射鏡、第二反射鏡后與從光散射溶液出射的超聲調制光一起通過第二半透半反射鏡、圓孔被光電倍增管接收轉換為電信號，經前置放大器放大后由數字示波器采集；同時數字示波器還采集超聲換能器驅動器輸出的正弦電信號；數字示波器通過對采集信號進行處理，實現高深度的超聲調制光成像。本發明可有效提高信噪比、超聲調制光的強度，從而提高超聲調制光成像的深度。

技術領域

本發明涉及一種提高超聲調制光成像深度的裝置及方法。

背景技術

在超聲調制光成像技術中，超聲的作用引起介質的折射率與散射粒子的間距隨超聲周期變化，導致進入超聲作用區的光波的相位被超聲調制，進而引起從介質出射的光強度以超聲的頻率為頻率周期變化。從超聲作用區出射的光波通常被稱為超聲調制光。超聲調制光攜帶超聲作用區介質的光學性質，因此可利用超聲調制光成像介質。然而，由于光散射、吸收，從光散射介質如人體組織中出射的超聲調制光不僅微弱而且信噪比低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高超聲調制光成像深度的裝置及方法，可有效提高信噪比、超聲調制光的強度，從而提高超聲調制光成像的深度。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種提高超聲調制光成像深度的裝置，包括激光、兩個反射鏡、兩個半透半反射鏡、裝有光散射溶液的玻璃容器、圓孔、光電倍增管、超聲換能器及超聲換能器驅動器、前置放大器和數字示波器，所述超聲換能器設于玻璃容器內的一端，在玻璃容器內與超聲換能器相對的另一端放置有吸收聲波的材料；超聲換能器驅動器輸出正弦電信號激發超聲換能器產生的超聲波在玻璃容器的光散射溶液中傳輸；激光通過第一半透半反射鏡后分為兩束光，一束為信號光，另一束為參考光；信號光入射玻璃容器的光散射溶液后被超聲調制為超聲調制光；參考光經第一反射鏡、第二反射鏡后與從光散射溶液出射的超聲調制光相干疊加，并通過第二半透半反射鏡、圓孔被光電倍增管接收轉換為電信號，經前置放大器放大后由數字示波器采集；同時數字示波器還采集超聲換能器驅動器輸出的正弦電信號，并被設置為參考電信號；數字示波器通過對采集信號進行處理，實現高深度的超聲調制光成像。

在本發明一實施例中，所述超聲調制光與參考光的相干疊加能夠提高信噪比。

在本發明一實施例中，所述超聲調制光與參考光的相干疊加能夠提高信號光的強度。

在本發明一實施例中，所述超聲調制光與參考光的相干疊加能夠提高成像深度。

本發明還提供了一種基于上述所述的裝置的提高超聲調制光成像深度的方法，

激光通過第一半透半反射鏡后分為信號光和參考光，其中，參考光可寫為：

E₁＝A₁e xp j(ωt)

其中，E₁為參考光的電場，A₁為參考光電場的振幅，ω為參考光的角頻率；

由于所述裝置中，僅僅彈道光及一些散射次數少的散射光被光電倍增管收集，因此超聲調制光可寫為：

E₀＝A₀e xp j[ωt+klM sin(ω_μt)]

其中，E₀為被收集的超聲調制光的電場，A₀為被收集的超聲調制光電場的振幅，k為光波在介質中的波矢，l為聲光作用的長度，M為超聲調制參數，ω_μ為超聲波的角頻率；

那么參考光與超聲調制光相干疊加的強度為：