一种多镜头光纤型OCT三维深度检测装置的制作方法

本实用新型涉及光学成像技术领域，具体是涉及一种多镜头光纤型oct三维深度检测装置。

背景技术：

光学相干层析(opticalcoherencetomography，oct)作为一种新型的光学成像技术，因其非接触、无损伤、高灵敏度和高分辨率的特点在生物医学检测、材料结构等诸多领域得到广泛的应用。oct技术具有微米量级的空间分辨率，但其成像视场大小则通常为毫米量级，视场范围太小，已经难以满足大部分oct应用的需求。而且现有的oct设备只包含一条检测支路，只能对于单个样品进行光学参数检测，成像范围极其有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够同时检测多个样品表面光学系数的多镜头光纤型oct三维深度检测装置包括主路和检测支路，主路包括激光光源、第一耦合器、第一环形器、控制系统、参考臂、第二耦合器、转换器、数据采集器，控制系统向激光光源传输第一启动信号，激光光源与第一耦合器连接，第一耦合器与参考臂和第一环形器连接，参考臂和第二耦合器连接，第一环形器和第二耦合器连接，第二耦合器与转换器连接，转换器与数据采集器连接，数据采集器向控制系统传输电信号，检测支路的数量为两组以上，每组检测支路均连接至主路，在每组检测支路中均设置有一个光开关。

由上述方案可见，控制系统向激光光源发出启动信号，激光光源发出激光，激光经过第一耦合器之后分成第一光信号和第二光信号。第一光信号经过第一环形器传输到检测支路，检测支路将第一光信号发射到待测样品的表面，第一光信号在发射到待测样品表面之后经过反射又回到检测支路，检测支路将反射回的第一光信号又传输给第一环形器，第一环形器将第一光信号传输给第二耦合器。第二光信号经过参考臂然后传输到第二耦合器。第二耦合器将第一光信号和第二光信号传输给转换器，转换器将第一光信号转换为第一电信号，将第二光信号转换为第二电信号，然后将第一电信号和第二电信号传输给数据采集器。数据采集器在接收到第一电信号和第二电信号之后，将第一电信号和第二电信号传输给控制系统，由控制系统对于第一电信号和第二电信号进行数据分析，进而得出样品表面的光学参数。

在上述方案中，该检测装置具备多个检测支路，可以同时对于多个样品进行光学参数检测，同时多个检测支路还可以扩大整个检测装置的oct成像范围，克服了现有的oct成像装置成像范围不足的问题。

优选地，每组检测支路均包括检测探头、第一透镜组和第一反射镜，光开关、检测探头、第一透镜组和第一反射镜依次串联设置在检测支路中。

进一步的方案是，控制系统向光开关传输第二启动信号。

更进一步的方案是，激光光源的频率和第二启动信号的频率相同。

在上述方案中，激光光源为高速扫描光纤激光器，激光光源发射出高频的扫描光。每当激光光源发出一束扫描光时，扫描光经过第一耦合器分成第一光信号和第二光信号，当第一光信号通过第一环形器传输到检测探头时，此时控制系统向光开关传输第二启动信号，闭合其中一个光开关，该光开关所在的检测支路被接通，该检测支路对于对应的样品进行检测。当该样品检测完成之后激光光源立即发射出下一束扫描光，控制系统也立刻向光开关传输下一个第二启动信号，闭合另一个光开关，接通另一条检测支路。由于激光光源发射激光的频率和第二启动信号的频率相同，第二启动信号的频率也很高，当其中一个光开关闭合完成对于样品的检测后，该光开关立即断开，与此同时另一个光开关闭合完成对于另一个样品的检测，这样该检测装置可以在很短的时间内实现对于多个样品的光学参数检测。

更进一步的方案是，第一透镜组包括第一凸透镜和第二凸透镜，第一反射镜位于第一凸透镜和第二凸透镜之间。

更进一步的方案是，第一凸透镜的轴线和第二凸透镜的轴线互相垂直。

更进一步的方案是，第一反射镜的轴线和第一凸透镜的轴线的夹角为45°，第一反射镜的轴线和第二凸透镜的轴线之间的夹角为45°。

在上述方案中，第一光信号从检测探头射出，经第一凸透镜折射后再经第一反射镜反射，入射光与反射光的夹角为90°。由于第一凸透镜的轴线和第二凸透镜的轴线互相垂直，反射光和第二凸透镜的轴线互相平行，这样反射光经第二凸透镜折射以后就能达到最好的聚光效果。

更进一步的方案是，参考臂包括第二环形器、偏振控制器、第二透镜组、第二反射镜，第二环形器与偏振控制器相连接，第二透镜组位于偏振控制器和第二反射镜之间。

更进一步的方案是，第二透镜组包括第三凸透镜和第四凸透镜，第三凸透镜的轴线和第四凸透镜的轴线相重叠。

更进一步的方案是，第二反射镜的轴线和第三凸透镜的轴线重叠。

在上述方案中，第二光信号经第二环形器传输给偏振控制器，再依次经过第三凸透镜和第四凸透镜然折射后射到第二反射镜上。第二反射镜将第二光信号反射给第四凸透镜。第二光信号依次经过第四凸透镜、第三凸透镜、偏振控制器又回到第二环形器。由于光在反射镜上反射时其偏振态会发生变化，偏振控制器就是为了将反射过后的第二光信号的偏振态给纠正回来。

附图说明

图1是本实用新型检测装置实施例的工作原理示意图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供的多镜头光纤型oct三维深度检测装置包括主路和检测支路，主路包括激光光源1、第一耦合器2、第一环形器3、控制系统4、参考臂、第二耦合器5、转换器6、数据采集器7。控制系统4向激光光源1传输第一启动信号。激光光源1与第一耦合器2连接，第一耦合器2与参考臂和第一环形器3连接，参考臂和第二耦合器5连接，第一环形器3和第二耦合器5连接，第二耦合器5与转换器6连接，转换器6与数据采集器7连接，数据采集器7向控制系统4传输电信号。

检测支路的数量为两组以上，每组检测支路均连接至主路，在每组检测支路中均设置有一个光开关8。每组检测支路均包括检测探头9、第一透镜组和第一反射镜10，光开关8、检测探头9、第一透镜组和第一反射镜10依次串联设置在检测支路中。第一透镜组包括第一凸透镜11和第二凸透镜12，第一反射镜10位于第一凸透镜11和第二凸透镜12之间。第一凸透镜11的轴线和第二凸透镜12的轴线互相垂直。第一反射镜10的轴线和第一凸透镜11的轴线的夹角为45°，第一反射镜10的轴线和第二凸透镜12的轴线之间的夹角为45°。

参考臂包括第二环形器13、偏振控制器14、第二透镜组、第二反射镜15，第二环形器13与偏振控制器14相连接，第二透镜组位于偏振控制器14和第二反射镜15之间。第二透镜组包括第三凸透镜16和第四凸透镜17，第三凸透镜16的轴线和第四凸透镜17的轴线相重叠。第二反射镜15的轴线和第三凸透镜16的轴线重叠。

在本实施例中，控制系统4向激光光源1发出启动信号，激光光源1发出激光，激光经过第一耦合器2之后分成第一光信号和第二光信号。第一光信号经过第一环形器3传输到检测探头9，检测探头9将第一光信号发射到第一凸透镜11，第一凸透镜11将第一光信号折射到第一反射镜10上，第一反射镜10将第一光信号反射到第二凸透镜12，第二凸透镜12将第一光信号折射到待测样品18的表面。第一光信号在发射到待测样品18表面之后又经待测样品18表面反射沿原路返回到检测探头9，检测探头9将反射回的第一光信号又传输给第一环形器3，第一环形器3将第一光信号传输给第二耦合器5。第二光信号依次经过第二环形器13、偏振控制器14、第三凸透镜16和第四凸透镜17发射到第二反射镜15表面，第二反射镜15将第二光信号沿原路反射到第二环形器13。第二环形器13将第二光信号然后传输到第二耦合器5。第二反射镜15的表面为光滑的水平面，因此第二反射镜15的表面用来做为参考面。第一光信号和第二光信号在第二耦合器5处汇聚，第二耦合器将第一光信号和第二光信号传输给转换器6，转换器6将第一光信号转换为第一电信号，将第二光信号转换为第二电信号，然后将第一电信号和第二电信号传输给数据采集器7。数据采集器7在接收到第一电信号和第二电信号之后，将第一电信号和第二电信号传输给控制系统4，由控制系统对于第一电信号和第二电信号进行数据分析。由于第二反射镜15的表面被用作参考面，由第二反射镜15所反射处的第二光信号所对应的第二电信号为标准信号，控制系统4通过将第一电信号和第二电信号进行比较分析可以得出待测样品18表面与参考面存在的差异，从而分析得出待测样品18表面的光学系数，例如粗糙度、凹陷等。

在本实施例中，在第二光信号经第二反射镜15反射回第四凸透镜17上时，第二光信号的偏振态会发生变化。由于第二光信号需要作为参考信号，必须保证从第二环形器13中射出的第二光信号的偏振态与回到第二环形器13的第二光信号的偏振态保持一致。偏振控制器14可以将反射过后的第二光信号的偏振态进行纠正，使得从第二环形器13中射出的第二光信号的偏振态与回到第二环形器13的第二光信号的偏振态保持一致。

在本实施例中，该检测装置具备多个检测支路，可以同时对于多个样品进行光学参数检测，同时多个检测支路还可以扩大整个检测装置的oct成像范围，克服了现有的oct成像装置成像范围不足的问题。激光光源1为高速扫描光纤激光器，激光光源1发射出高频的扫描光。每当激光光源1发出一束扫描光时，扫描光经过第一耦合器2分成第一光信号和第二光信号，当第一光信号通过第一环形器3传输到检测探头9时，此时控制系统4向光开关8传输第二启动信号，第二启动信号只能闭合其中一个光开关8，该光开关8所在的检测支路被接通，该检测支路对于对应的样品进行检测。当该样品检测完成之后激光光源1立即发射出下一束扫描光，控制系统4也立刻向光开关8传输下一个第二启动信号，闭合另一个光开关8，接通另一条检测支路。由于激光光源1发射激光的频率和第二启动信号的频率相同，第二启动信号的频率也很高，当其中一个光开关8闭合完成对于样品的检测后，该光开关8立即断开，与此同时另一个光开关8闭合完成对于另一个样品的检测，这样该检测装置可以在很短的时间内实现对于多个样品的光学参数检测。

在本实施例中，第一反射镜10的轴线和第一凸透镜11的轴线的夹角为45°，第一反射镜10的轴线和第二凸透镜12的轴线之间的夹角为45°。当第一光信号从检测探头9射出，经第一凸透镜11折射后再经第一反射镜10反射，入射光与反射光的夹角为90°。由于第一凸透镜11的轴线和第二凸透镜12的轴线互相垂直，反射光和第二凸透镜12的轴线互相平行，这样反射光经第二凸透镜12折射以后就能达到最好的聚光效果。

需要说明的是，在图1中只示出了两组检测支路，实际上该装置的检测支路的数量可以为两组以上，每组检测支路所包含的部件与图1中所示的两组检测支路所包含的部件完全相同，故在图1中未示出。

尽管结合本实施例和优选方案展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上均可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。