用于光学相干层析的高功率波长扫描激光源

目前，傅立叶域光谱光学相干层析（oct）技术广泛用于生物医学成像领域。它可以提供微米量级的分辨率。具有高调谐速度以及高输出功率的新型波长扫描激光源，对提高光学相干层析的性能起到了关键作用。最近，加拿大的多伦多大学和ryerson大学的研究人员采用傅立叶域锁模（fdml）技术，研发出了至今为止功能最为强大的波长扫描光源。[1]他们使用输出功率为52.6mw的光纤激光器，在中心波长1320nm处、以62.6khz的重复率扫描 113nm的调谐范围。由于该光源相干长度较长，因而空气中oct的测距深度提高到8.1mm，轴向分辨率达7.9μm（对应的组织内分辨率为 5.8μm，假设组织的折射率为1.3）。
该波长扫描光源在环形光纤激光器中采用宽带半导体光放大器（soa，购于covega公司）作为放大介质，并配有3.3km长的光纤延迟线。光纤准直器用于在光纤以及多角扫描仪之间进行光耦合。扫描仪由830线/mm的光栅、共焦望远镜、72面多角镜（购于lincoln laser公司）以及镀金反射镜构成。
具有特定波长的光束在特定的时间通过旋转的多角镜反射，然后入射到激光腔。系统的波长调谐范围由多角镜的面数、共焦望远镜的焦距以及光栅周期决定。在扫描范围112nm、光纤延迟线长度为3.3km的条件下，能够获得62.6khz的扫描频率，这与计算获得的62.7khz的锁模频率相一致。


通过测量峰值傅立叶灵敏度与反射深度的函数关系，研究人员研究了该激光源的相干长度。实验中获得了8.1mm的oct测距深度，对应于空气中16.2mm的光程差，并且灵敏度下降了8.7db（1/e2值）。当测距深度超过15mm时，依然能够区分不同的傅立叶分量。
研究人员认为高输出功率、高重复率以及相干长度较长的波长扫描激光源用途广泛，例如实时三维生物医学成像以及在建筑物、水坝、石油开采中，对应变以及温度进行光学传感。
参考文献 
1.g.y. liu et al., optics express 16(18) 14095 (sept. 1, 2008).