分案申請(qǐng)本申請(qǐng)是于2013年7月26日提交的申請(qǐng)?zhí)枮閏n201380048698.8，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“敏捷成像系統(tǒng)”的分案申請(qǐng)。相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2012年7月27日提交的目前未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.61/676,876的權(quán)益。美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/676,876的公開(kāi)和全部指導(dǎo)通過(guò)引用結(jié)合到本發(fā)明中。本發(fā)明涉及光學(xué)相干斷層掃描(opticalcoherencetomography，oct)成像領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：：光學(xué)相干斷層掃描(oct)是一種非侵入的干涉光學(xué)成像技術(shù)，其能產(chǎn)生組織和其它散射或反射材料的微米分辨率2d和3d圖像。oct常常用于生物醫(yī)學(xué)成像或材料檢驗(yàn)。在1991年第一個(gè)示范用于人眼和冠狀動(dòng)脈的成像，由此oct被確定為診斷和監(jiān)控眼病治療的臨床標(biāo)準(zhǔn)。oct也用于血管內(nèi)的血小板成像以評(píng)估心臟病，癌活組織檢查成像，發(fā)展生物學(xué)研究，藝術(shù)品保藏，工業(yè)檢查，度量衡學(xué)，和質(zhì)量保證。通常地，oct可用于受益于表層下成像、表面輪廓形成、運(yùn)動(dòng)表征、流體流動(dòng)表征、折射率測(cè)量、雙折射表征、散射表征或距離測(cè)量的應(yīng)用。光學(xué)相干斷層掃描使用干涉圖來(lái)確定樣品的空間相關(guān)的特性，所述干涉圖是通過(guò)將來(lái)自樣品的光背面散射或背反射與來(lái)自基準(zhǔn)臂的光結(jié)合而獲得的，如圖1a所示。時(shí)域oct(tdoct)成像原理用于第一種示范和oct的民用產(chǎn)品。然而，已經(jīng)知道tdoct對(duì)于獲取oct數(shù)據(jù)是慢的技術(shù)。傅立葉域oct(fd-oct)使比tdoct快幾個(gè)數(shù)量級(jí)的成像速度成為可能并且已成為當(dāng)前研究和商用的標(biāo)準(zhǔn)的?？捎脤掝l帶光源、干涉計(jì)、分光計(jì)和線掃描相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)傅立葉域oct，被稱為頻域oct(sd-oct)，如圖1b所示。掃描光橫跨樣品(圖1c)允許收集完整的反射率對(duì)深度分布曲線，稱為a掃描(圖1d)，用于每一個(gè)檢查點(diǎn)。依次掃描和組合獲取的a-掃描允許形成2d圖像，稱為b-掃描(圖1e)。通過(guò)在兩個(gè)方向上橫跨樣品的掃描也形成了3d體積(圖1f)。還可以用席卷波長(zhǎng)光源、干涉計(jì)、檢測(cè)器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(a/d)來(lái)實(shí)現(xiàn)傅立葉域oct，稱為掃頻光源oct(ss-oct)或光頻域成像(ofdi)，如圖2a和2b所示。對(duì)于本發(fā)明的目的，掃頻光源oct和ofdi是等效的。傅立葉域oct的這兩個(gè)變種，頻域oct和掃頻光源oct，代表了成像技術(shù)的現(xiàn)有狀態(tài)。頻域oct隨著成像深度的增加會(huì)遭受oct靈敏度的固有的和成問(wèn)題的損耗，常常被稱為靈敏度滾降、靈敏度失落或靈敏度下降。oct靈敏度隨著深度增加的損耗是由，分光計(jì)分辨率限制造成的干涉條紋可見(jiàn)度減少、在像素寬度上集成多個(gè)波長(zhǎng)，以及像素間的串?dāng)_等而導(dǎo)致的，如hu,pan,和rollins在應(yīng)用光學(xué)vol.46，no.35,pp.8499-8505上發(fā)表的論文"analyticalmodelofspectrometer-basedtwo-beamspectralinterferometry,"和bajraszewski等人在光學(xué)快報(bào)vol.16,no.6,pp.4163-4176,2008上發(fā)表的論文"improvedspectralopticalcoherenceomographyusingopticalfrequencycomb,"所述的。hu和rollins在光學(xué)快報(bào)vol.32,no.24,pp.3525-3527,2007上發(fā)表的論文"fourierdomainopticalcoherencetomographywithalinear-in-wavenumberspectrometer"教導(dǎo)了使用特別設(shè)計(jì)的棱鏡使分光計(jì)的頻譜分散按波數(shù)線性化。按波數(shù)的頻譜線性化結(jié)果改善了信號(hào)隨成像范圍的衰落，其是譜域光學(xué)相干斷層掃描成像固有的。雖然有改善，但靈敏度隨成像深度的損耗仍是嚴(yán)重的，尤其當(dāng)為了獲得精細(xì)的oct軸向分辨率而使用寬的光譜帶寬源時(shí)。bajraszewski等人在光學(xué)快報(bào)vol.16,no.6,pp.4163-4176,2008上發(fā)表的論文"improvedspectralopticalcoherencetomographyusingopticalfrequencycomb"教導(dǎo)了在頻域oct系統(tǒng)中使用fabry-perot光頻梳來(lái)減少深度相關(guān)的靈敏度下降。該方法有若干嚴(yán)重的缺點(diǎn)。頻率梳的插入減小了光強(qiáng)度等級(jí)，其包括基線oct靈敏度。該方法也需要積極地調(diào)諧光頻梳并且對(duì)每一個(gè)a-掃描進(jìn)行多個(gè)分光計(jì)測(cè)量以填充由fabry-perot濾波器過(guò)濾的頻譜數(shù)據(jù)內(nèi)容中的間隙。實(shí)際上，示出了四個(gè)相機(jī)曝光來(lái)使oct成像，其導(dǎo)致了在oct成像速度方面的嚴(yán)重減少。各種所謂的“全范圍”或“復(fù)共軛的”方法已被建議來(lái)擴(kuò)展成像范圍并幫助減緩與頻域oct相關(guān)的靈敏度滾降的問(wèn)題。這些方法未完全抑制圖像中的復(fù)共軛的人工產(chǎn)物，需要大量的計(jì)算，并且常常需要多重采集來(lái)構(gòu)造每一個(gè)a-掃描，因此不適合于高動(dòng)態(tài)范圍和高速oct采集。另外，由于線掃描相機(jī)速度方面的限制，用頻域oct最大的成像速度局限于幾百千赫a-掃描速率。這些固有特性和不足結(jié)合起來(lái)說(shuō)明頻域oct不是用于長(zhǎng)射程的、高速和高動(dòng)態(tài)范圍成像的技術(shù)選擇。掃頻光源oct使用波長(zhǎng)掃頻激光器作為光源并使用帶高速a/d轉(zhuǎn)換器的檢測(cè)器來(lái)采樣干涉oct信號(hào)。掃頻光源oct的靈敏度滾降性能通常顯著地好于頻域oct。掃頻光源oct而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了比頻域oct更高的成像速度和更長(zhǎng)的成像范圍。許多不同的掃頻激光器配置和波長(zhǎng)調(diào)諧機(jī)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)用于包括波長(zhǎng)選擇內(nèi)腔濾波器或波長(zhǎng)選擇激光腔端部反射鏡的掃頻光源oct。示例包括：振鏡-光柵波長(zhǎng)選擇端部反射鏡設(shè)計(jì)(chinn,swanson和fujimoto，光學(xué)快報(bào),vol.22,no.5,pp.340-342,1997)、旋轉(zhuǎn)多邊形反射鏡光柵濾波器設(shè)計(jì)(yun等人,光學(xué)快報(bào),vol.28,no.20,pp.1981-1983,2003)、具有內(nèi)腔波長(zhǎng)選擇性濾光器的光纖環(huán)形激光器(huber等人,光學(xué)快報(bào)vol.13,no.9,pp.3513-3528,2005)和基于短腔微機(jī)電系統(tǒng)(mems)濾波器的可調(diào)諧激光器(wo2010/111795al)。所有這些掃頻激光器設(shè)計(jì)中，當(dāng)濾波器被調(diào)諧時(shí)由放大式自發(fā)射(ase)建立激光照射以致于光子往返時(shí)間是大的，并且與空腔效率和濾波器寬度，限定最大的掃頻速度，在些速度上激光器可被掃頻同時(shí)仍保持光學(xué)增益介質(zhì)的完全飽和度。用這些技術(shù)掃頻重復(fù)率通常有可能在幾十千赫至小的數(shù)百千赫之間，但由于相對(duì)較長(zhǎng)的光子往返時(shí)間該掃頻速度仍基本上受限制的。美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?006/0187537al教導(dǎo)了不同的掃頻源激光器工藝，稱為傅立葉域模式鎖定的(fdml)激光器。fdml激光器的工作原理可以實(shí)現(xiàn)更高的掃頻速度。在fdml激光器中，長(zhǎng)光纖圈用于容置波長(zhǎng)掃頻，并且在光放大之前或者之后濾波器與返回掃頻波長(zhǎng)同步地被調(diào)諧。該fdml方法減少了由ase建造激光照射以獲得高的基波掃頻重復(fù)率(高達(dá)約500khz軸向掃描速率)的需要。通過(guò)折轉(zhuǎn)、延遲和多路復(fù)用該掃頻，對(duì)于單個(gè)成像點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)高達(dá)約5mhz軸向掃描速率的緩沖速度(wieser等人，光學(xué)快報(bào),vol.18,no.14,2010)。典型的fdml激光器的嚴(yán)重的缺陷是大約4-10mm的短相干長(zhǎng)度，其顯著地限制oct成像范圍。在掃頻光源oct中，靈敏度滾降由該波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器源的相干長(zhǎng)度限制，其由該激光器的瞬時(shí)的譜線寬度確定。在到此所描述的所有掃頻激光器中，該激光器中的濾波器被設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)諧多個(gè)激光器縱模。正如國(guó)際專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)wo2010/111795al和huber等人在光學(xué)快報(bào)vol.13,no.9,pp.3513-3528,2005上所教導(dǎo)的，按傳統(tǒng)的掃頻激光器設(shè)計(jì)的波長(zhǎng)選擇性濾光器跨越多個(gè)縱向的激光模式，以便獲得高的掃描速度并防止由于跳模導(dǎo)致的激光功率下降和激光噪聲。在fdml激光器情況下，設(shè)計(jì)相對(duì)寬的頻譜的濾波寬度的原因與光纖圈中的頻散有關(guān)，所述頻散波長(zhǎng)相關(guān)的往返時(shí)間，要求該濾波器要足夠?qū)捯栽谠摴饫w圈中由慢至最快波長(zhǎng)全范圍發(fā)射。無(wú)論什么原因需要使用跨越多個(gè)激光器縱模的寬濾波器，結(jié)果是激光器具有相對(duì)寬的瞬時(shí)譜線寬度，具有折衷的相干長(zhǎng)度、oct成像范圍、和oct靈敏度滾降。adler等人在光學(xué)快報(bào),vol.19,no.21,pp.20931-20939,2011上發(fā)表的論文"extendedcoherencelengthfourierdomainmodelockedlasersat1310nm"教導(dǎo)了通過(guò)增加啁啾光纖布拉格光柵頻散補(bǔ)償模塊來(lái)改善光纖圈的頻散特性而改善fdml激光器的相干長(zhǎng)度的方法。獲得了改進(jìn)的激光相干性長(zhǎng)度至大約21mm以及使用向前和向后掃頻的能力。至今幾乎所有的實(shí)現(xiàn)方式中，頻域oct系統(tǒng)和掃頻光源oct系統(tǒng)均被設(shè)計(jì)成以固定的成像速度、固定的成像范圍和固定的oct軸向分辨率工作。通常，針對(duì)特定應(yīng)用程序?qū)φ麄€(gè)oct成像系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)引入具有可編程的速度和可編程的有效象元計(jì)數(shù)的高速cmos線掃描相機(jī)技術(shù)，就可能權(quán)衡象元計(jì)數(shù)以增加頻域oct中的成像速度。potsaid等人在光學(xué)快報(bào),vol.16,no.19,pp.15149-15169,2008上發(fā)表的論文"ultrahighspeedspectral/domainoctophthalmicimagingat70,000to312,500axialscanspersecond"教導(dǎo)了以不同的配置用可調(diào)整的有效的象元計(jì)數(shù)使用頻域oct系統(tǒng)來(lái)獲得：具有細(xì)致的軸向分辨率和平緩的oct成像速度的長(zhǎng)的成像范圍、具有在更快成像速度上的細(xì)致的軸向分辨率的矮的成像范圍，和具有在超快成像速度上的折衷軸向分辨率的短的成像范圍。每種配置都針對(duì)靈敏度成像性能進(jìn)行優(yōu)化。該方法的嚴(yán)重的缺陷是對(duì)于多種配置和運(yùn)轉(zhuǎn)模式必須置換光源并且用不同的部件重建分光計(jì)。povazay等人在spie會(huì)議錄,vol.7139,pp.71390r-1-7,2008上發(fā)表的論文"high-speedhigh-resolutionopticalcoherencetomographyat800and1060nm"教導(dǎo)了使用具有固定光源的可編程的cmos相機(jī)的oct成像系統(tǒng)，其中在相機(jī)中使用的像素?cái)?shù)量被減小以便通過(guò)縮短光譜獲得更高的成像速度。該方法的嚴(yán)重的缺點(diǎn)是分光計(jì)未針對(duì)不同的工作模式對(duì)光源頻帶寬度進(jìn)行再優(yōu)化，如此對(duì)于更高速度成像光落入在未使用的像素上，存在關(guān)聯(lián)的oct靈敏度損耗。gora等人在光學(xué)快報(bào),vol.17,no.17,pp.14880-14894,2009上發(fā)表的論文"ultrahigh-speedsweptsourceoctimagingofanteriorsegmentofhumaneyeat200khzwithadjustableimagingrange"教導(dǎo)了使用fdml激光器的掃頻光源oct成像系統(tǒng)，其權(quán)衡了oct軸向分辨率與增益成像范圍。該方法的缺點(diǎn)是fdml激光器必須運(yùn)行在掃描頻率的諧波上，如此該oct成像系統(tǒng)的掃頻重復(fù)率在無(wú)顯著的重新配置情況下不能變化。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用于掃頻光源oct的新的掃頻光源，其可克服與先前的oct技術(shù)相關(guān)的許多上述限制。美國(guó)專利號(hào)7468997b2教導(dǎo)了一種掃頻源光學(xué)相干性斷層攝影術(shù)系統(tǒng)(ss-oct)，包括垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)，其具有通過(guò)靜電偏轉(zhuǎn)可移動(dòng)的集成mems可調(diào)諧反射鏡。jayaraman等人在美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì),cleoconference,pp.pdpb1-pdpb2，2011上發(fā)表的論文"octimagingupto760khzaxialscanrateusingsingle-mode1310nmmems-tunablevcselswith>100nmtuningrange"實(shí)驗(yàn)式地演示了具有>100nm調(diào)諧范圍的第一個(gè)寬范圍可調(diào)諧的、單模1310nmmemsvcsels，以及這些vcsels首次以高達(dá)760khz的軸向掃描速率應(yīng)用于超高速掃頻源oct成像。不象其它使用短腔和內(nèi)腔濾波器的掃頻激光器源，vcsels以真實(shí)單縱模工作，而不是一組模。該真實(shí)單縱模工作導(dǎo)致vcsel技術(shù)的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度。另外，與其它掃頻源相比，向前和向后掃描顯示出較好的性能，使得向前和向后掃頻兩者都可用于oct成像。先前的oct技術(shù)的受限的成像速度、受限的成像范圍、隨成像深度增加的靈敏度損耗、以及在基本固定的成像模式下工作導(dǎo)致oct成像性能的折衷并限制了oct技術(shù)的應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是使用一個(gè)垂直腔激光器(vcl)源的光學(xué)相干斷層掃描成像系統(tǒng)及其操作方法。本發(fā)明實(shí)施例的獨(dú)特的和有利的能力和功能是通過(guò)將新的可調(diào)諧vcl源技術(shù)與新穎的成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合獲得的。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在現(xiàn)有技術(shù)上提供速度、成像范圍和尺寸的改進(jìn)。另外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使得能夠在由成像速度、成像范圍和成像分辨率確定的不同的成像模式間切換，使得本發(fā)明在使用期間相對(duì)于現(xiàn)有方法更加敏捷和靈活。一個(gè)實(shí)施例提供增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)范圍成像能力用于適應(yīng)明亮反射。一個(gè)實(shí)施例提供多尺度成像能力用于測(cè)量三維尺度數(shù)量級(jí)之上的測(cè)量。用于產(chǎn)生波形以驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧激光器在靈活和敏捷模式下的運(yùn)行的成像系統(tǒng)和方法也有所說(shuō)明。使用的可能領(lǐng)域包括醫(yī)學(xué)成像，生物學(xué)成像，工業(yè)檢查，材料處理，材料檢查，次表面成像，表面輪廓測(cè)量，距離測(cè)距和測(cè)量，流體流動(dòng)特征和分析，以及材料偏振特性的研究和特征化。一個(gè)實(shí)施例提供一種光學(xué)成像系統(tǒng)，包括：可調(diào)諧源，所述可調(diào)諧源包括波長(zhǎng)可調(diào)諧垂直腔激光器(vcl)和腔內(nèi)調(diào)諧元件，所述腔內(nèi)調(diào)諧元件產(chǎn)生單縱模輸出，該單縱模輸出在發(fā)射波長(zhǎng)范圍內(nèi)可調(diào)諧用于產(chǎn)生波長(zhǎng)掃頻；調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器，該調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)調(diào)諧波形以影響所述調(diào)諧元件，所述調(diào)諧元件確定掃頻軌跡、掃頻速度、掃頻重復(fù)率、掃頻線性和發(fā)射波長(zhǎng)范圍；在可調(diào)諧源內(nèi)供應(yīng)電流至增益材料以調(diào)節(jié)輸出光輻射功率的電流驅(qū)動(dòng)器；以測(cè)量調(diào)諧響應(yīng)的屬性并提供反饋以校正對(duì)可調(diào)諧源的干擾或產(chǎn)生調(diào)諧波形的監(jiān)控檢測(cè)器；具有參考臂和樣本臂由所述可調(diào)諧源照射的光學(xué)干涉儀；一個(gè)或多個(gè)將自光學(xué)干涉儀的光干涉條紋信號(hào)轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)的光檢測(cè)器；將從一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器輸出的電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置。另一個(gè)實(shí)施例提供一種光學(xué)相干斷層掃描成像系統(tǒng)，包括：vcl源，具有能夠在可調(diào)節(jié)深度范圍、軸分辨率內(nèi)成像且以連續(xù)可調(diào)速度成像的特性，該光學(xué)相干斷層系統(tǒng)能夠在由vcl源的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度使能的延伸的成像范圍內(nèi)成像。另一個(gè)實(shí)施例提供用于產(chǎn)生上述的光學(xué)成像系統(tǒng)調(diào)諧波形的方法，該方法包括：將所述調(diào)諧波形表述為可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)值的函數(shù)，以產(chǎn)生調(diào)諧波形表達(dá)式；將所述調(diào)諧波形應(yīng)用到調(diào)諧元件或可調(diào)諧源動(dòng)態(tài)性的數(shù)學(xué)模型以產(chǎn)生至少一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或模擬的波長(zhǎng)掃描；計(jì)算基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量或模擬的波長(zhǎng)掃頻的性能度量或目標(biāo)函數(shù)的值；調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)的值以優(yōu)化性能度量的值或目標(biāo)函數(shù)。附圖說(shuō)明圖1示出oct系統(tǒng)布局和oct掃描的一組圖；圖2示出掃頻源oct系統(tǒng)布局的一組圖；圖3示出掃頻源oct條紋形成的一組圖和曲線圖；圖4示出對(duì)oct采集和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)形成有影響的掃頻軌跡和條紋包絡(luò)的一組曲線圖；圖5是成像系統(tǒng)的框圖；圖6示出mems可調(diào)諧垂直腔表面發(fā)射激光器(memsvcsel)的一組圖、照片和曲線圖；圖7示出mems可調(diào)諧vcsel的波長(zhǎng)掃頻范圍的一組曲線圖；圖8示出oct成像技術(shù)的多模和單模調(diào)諧原理和相干長(zhǎng)度的一組附圖和曲線圖；圖9是一組示出mems致動(dòng)器幾何形狀對(duì)于mems致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響的一組曲線圖和照片；圖10示出從100khz到400khz在不同掃頻重復(fù)率下的單個(gè)可調(diào)諧源的示波器屏幕圖像的集合；圖11示出從100khz到400khz在不同掃頻重復(fù)率下的單個(gè)可調(diào)諧源的光譜靈敏度的曲線圖；圖12示出單個(gè)可調(diào)諧源的可變的波長(zhǎng)范圍調(diào)諧放入曲線圖；圖13是本發(fā)明可調(diào)諧源的實(shí)施例的一組示意框圖；圖14是包括光放大器的本發(fā)明可調(diào)諧源的實(shí)施例的一組示意框圖；圖15為波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)的一組框圖；圖16示出使用由自定義波形驅(qū)動(dòng)的線性化掃頻在100千赫驅(qū)動(dòng)下的vcsel的調(diào)諧響應(yīng)的一組示波器屏幕圖像；圖17示出線性化掃頻性能的曲線圖的集合；圖18示出由自定義波形在100khz驅(qū)動(dòng)下的vcsel光譜的曲線圖；圖19示出雙向和線性化掃頻軌跡示波器屏幕捕捉圖；圖20示出可調(diào)諧源的調(diào)諧響應(yīng)和人類手指在500khz掃頻重復(fù)率下獲得的相關(guān)圖像的曲線圖和圖像；圖21示出在兩個(gè)不同的成像范圍內(nèi)的圖像集合；圖22是波形產(chǎn)生的閉合環(huán)路方法的框圖；圖23示出用于調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器波形合成的方法的流程圖；圖24是閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)的框圖；圖25是具有光放大器的閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)的框圖；圖26是具有光放大器和電流驅(qū)動(dòng)器的閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)的框圖；圖27示出基于干涉條紋的掃頻測(cè)量的方法的一組圖和曲線圖；圖28示出基于分光功率級(jí)檢測(cè)的掃頻測(cè)量方法的一組圖和曲線圖；圖29示出電流驅(qū)動(dòng)器波形合成方法的流程圖；圖30示出具有反饋的波長(zhǎng)掃頻測(cè)量用于波長(zhǎng)掃頻和包絡(luò)控制的一組圖；圖31是顯示光學(xué)的和電互聯(lián)的oct成像系統(tǒng)的框圖；圖32是顯示使用光程延時(shí)參考臂、光學(xué)時(shí)鐘控制和光波長(zhǎng)觸發(fā)器的成像系統(tǒng)的oct成像系統(tǒng)的框圖；圖33是顯示使用循環(huán)器、光波長(zhǎng)觸發(fā)器和光學(xué)時(shí)鐘控制的成像系統(tǒng)的oct成像系統(tǒng)的框圖；圖34是具有可調(diào)節(jié)的光學(xué)時(shí)鐘控制模塊的可調(diào)諧源的框圖；圖35示出可調(diào)節(jié)路程長(zhǎng)度干涉儀和色散補(bǔ)償?shù)囊唤M圖；圖36示出具有回射器和循環(huán)器的可調(diào)節(jié)路程長(zhǎng)度干涉儀的一組圖；圖37是用于在干涉儀的一個(gè)臂上選擇光程的方法的一組示意圖；圖38是用于在干涉儀的一個(gè)臂上選擇光程或用于在干涉儀中使用色散補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ囊唤M示意圖；圖39示出記數(shù)邏輯的一組電子圖表；圖40是在結(jié)合分頻與倍頻的干涉儀臂上選擇路程長(zhǎng)度的結(jié)合的示意圖；圖41是擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)范圍成像的一組oct截面示意圖；圖42是使用至采集系統(tǒng)的觸發(fā)器的輸入的掃頻數(shù)據(jù)初始化的示意框圖；圖43是使用a/d轉(zhuǎn)換器的多個(gè)信道進(jìn)行掃頻相位穩(wěn)定化以執(zhí)行同步的一組示意框圖；圖44是可調(diào)諧光觸發(fā)器的示意框圖；圖45示出使用法布里-珀羅濾波器的掃頻相位穩(wěn)定化的框圖和曲線圖；圖46示出使用具有快速和緩慢a/d轉(zhuǎn)換器的法布里-珀羅濾波器的掃頻相位穩(wěn)定化的框圖和曲線圖；圖47示出使用應(yīng)用于不同oct系統(tǒng)運(yùn)行模式的延時(shí)估計(jì)的相位穩(wěn)定的曲線圖集合；圖48具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示能力的成像系統(tǒng)的框圖；圖49示出在raid陣列上的數(shù)據(jù)壓縮和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流的框圖；圖50是使用多個(gè)的vcl源的掃頻重復(fù)率乘法器的框圖；圖51是使用單個(gè)vcl源的掃頻重復(fù)率乘法器的框圖；圖52是閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)和具有可調(diào)諧濾波器的光放大器用以抑制邊模和放大式自發(fā)射的框圖；圖53是具有多個(gè)的光放大器和位于放大器間的可調(diào)諧濾波器的閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)用以抑制邊模和放大式自發(fā)射的框圖；圖54是具有溫控增益材料和噪聲吞噬器的閉合環(huán)路波長(zhǎng)調(diào)諧子系統(tǒng)用以減小激光噪聲的框圖。具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明原理的說(shuō)明性實(shí)施例的描述旨在參考附圖進(jìn)行閱讀，這是整個(gè)書(shū)面說(shuō)明將要考慮的部分。在本文所公開(kāi)的發(fā)明的實(shí)施例的描述中，任何參考方向或定向僅僅是為了描述的方便，而不是旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。相對(duì)術(shù)語(yǔ)如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“以上”、“以下”、“向上”、“向下”、“頂部”和“底部”以及其變型(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)被解釋為表示定向，正如下面討論所描述的或如下面討論的附圖中所示出的。這些相對(duì)的術(shù)語(yǔ)只是為了描述，而不要求在一個(gè)特定的定向構(gòu)造或操作所述裝置，除非明確指明。術(shù)語(yǔ)如“附著”、“粘附”、“連接”、“耦合”、“相互連接”以及類似的指代關(guān)系，其中結(jié)構(gòu)穿過(guò)插入結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)的或剛性的附件或關(guān)系，直接地或間接地固定或附著于彼此，除非另有明確描述。此外，本發(fā)明的特征和益處通過(guò)參照示例性實(shí)施例示出。因此，本發(fā)明明確地不應(yīng)該限于這樣的示例性實(shí)施例，所述實(shí)施例示出了一些可能的非限制性的特征的結(jié)合，所述特征的結(jié)合可單獨(dú)存在或與其他特征結(jié)合；本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。本發(fā)明描述了目前預(yù)期實(shí)踐本發(fā)明的最佳一種或多種模式。這種描述并不旨在理解為限制，而是提供通過(guò)參考所述附圖僅僅為了說(shuō)明性目的而呈現(xiàn)的本發(fā)明的示例，以建議本領(lǐng)域普通技術(shù)人員本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)造。在各個(gè)附圖中，類似的參考符號(hào)表示相同的或相似的部分。此具體實(shí)施方式描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且為清晰起見(jiàn)，分為與本發(fā)明的不同方面相關(guān)的部分。優(yōu)選實(shí)施例的oct成像應(yīng)用當(dāng)用于許多現(xiàn)有oct應(yīng)用中時(shí)，如本發(fā)明
背景技術(shù)：
：中所描述的應(yīng)用以及包括眼科成像、血管內(nèi)成像、癌活檢成像、發(fā)展生物學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、手術(shù)引導(dǎo)、藝術(shù)保存、工業(yè)檢測(cè)、計(jì)量和質(zhì)量保證，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供優(yōu)于之前所證實(shí)的oct技術(shù)的常規(guī)oct成像性能。更為通常地，本發(fā)明可實(shí)施為受益于次表面成像、表面輪廓測(cè)量、運(yùn)動(dòng)表征、流體流動(dòng)表征、折射率測(cè)量、雙折射表征、散射表征或距離測(cè)量的應(yīng)用。優(yōu)選實(shí)施例可在所有考慮oct成像的領(lǐng)域中實(shí)施。優(yōu)選實(shí)施例提供之前未達(dá)到的成像能力，包括：極長(zhǎng)的成像范圍、極高的基本成像速度以及改變成像速度、成像掃描軌跡、成像分辨率、在飛行中成像范圍的能力，以支持oct成像的多種模式。優(yōu)選實(shí)施例還提供新的增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)范圍成像能力以適應(yīng)明亮反射，以及用于測(cè)量三維尺度數(shù)量級(jí)之上的多尺度成像能力。優(yōu)選實(shí)施例的新的能力使得本發(fā)明能夠用于oct的新應(yīng)用。例如，本發(fā)明使得制造、診斷、醫(yī)療或研究環(huán)境中的大物體或樣本能夠成像、分析和測(cè)量。新的應(yīng)用示例包括在用于通過(guò)表面輪廓測(cè)量和距離測(cè)量檢查制造物品的機(jī)器人手臂或托架上設(shè)置樣本傳送光學(xué)器件或掃描儀，在組裝期間測(cè)量部件放置，檢查磨損或損傷的部分，研究材料中的應(yīng)用級(jí)，以及其它應(yīng)用。oct系統(tǒng)的不同成像模式可被用戶視手頭的成像應(yīng)用需要而選擇，可被預(yù)編以根據(jù)時(shí)間表或計(jì)劃進(jìn)行切換，如在制造環(huán)境中將是有用的，或可被基于實(shí)時(shí)執(zhí)行的oct測(cè)量的算法修改。從原始設(shè)備制造商(oem)的角度來(lái)看，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的靈活操作允許單芯oct模塊或引擎用于多個(gè)或單個(gè)產(chǎn)品中以對(duì)應(yīng)多種應(yīng)用，從而除了提供給客戶更高的價(jià)值外，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、庫(kù)存以及存貨控制。oct檢測(cè)方法和原理優(yōu)選實(shí)施例使用oct檢測(cè)方法，其通過(guò)干涉儀測(cè)量檢測(cè)樣本的背向散射光和反射光而運(yùn)行。所有的oct系統(tǒng)包括至少一個(gè)光源110，具有樣本臂120和參考臂130的干涉儀，以及獲取干涉信號(hào)的檢測(cè)器140，如圖1a所示。優(yōu)選實(shí)施例使用掃描儀用于掃描穿過(guò)樣本的樣本光。一個(gè)實(shí)施例中的掃描儀為眼科oct中常用的旋轉(zhuǎn)鏡，血管內(nèi)oct常用的側(cè)視旋轉(zhuǎn)探頭，具有橫向掃描能力的向前的觀看探頭，或用于掃描穿過(guò)樣本的光的任何其它的方法。一個(gè)實(shí)施例中的掃描儀為移動(dòng)臺(tái)或傳送帶，允許oct光學(xué)器件保持靜止或未致動(dòng)。另一實(shí)施例中的掃描儀為運(yùn)動(dòng)機(jī)器人、機(jī)器人手臂、構(gòu)臺(tái)或其它促使運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的平臺(tái)，具有未致動(dòng)樣本臂光學(xué)器件或具有集成掃描能力的樣本臂光學(xué)器件的一種。oct數(shù)據(jù)采集接下來(lái)描述，使用振鏡和oct中常用的圖1c所示的基于掃描儀的反射鏡150。oct系統(tǒng)通常在樣本上聚焦光斑，并且收集在樣本上單一橫向位置的反射率-深度輪廓，稱為a-掃描(圖id)。在樣本上的光斑可橫跨樣本被掃描并執(zhí)行多個(gè)深度查詢，每一個(gè)深度查詢成為一個(gè)a-掃描。將這種獲得的連續(xù)的a-掃描組合作為橫跨樣本掃描的光束，產(chǎn)生樣本的2d圖像，稱為b掃描(圖ie)或稱為oct截面圖像?？赏ㄟ^(guò)使用光柵掃描圖案收集三維體積數(shù)據(jù)集(圖if)獲取多個(gè)b掃描。其它的掃描圖案是可能的，如圓、同心圓，螺旋或?qū)呙鑳x停留在一個(gè)位置以從相同的位置得到多個(gè)a-掃描，稱為m-模式成像。m-模式成像有益于成像動(dòng)態(tài)處理，可獲得高的瞬時(shí)樣本速率而捕獲快速的動(dòng)態(tài)。然而，在獲得位于樣本中與a-掃描位置對(duì)應(yīng)的線的信息方面，m-模式成像是有限的，因?yàn)闆](méi)有執(zhí)行掃描。在樣本上從相同的位置獲取多個(gè)三維數(shù)據(jù)集能夠產(chǎn)生四維oct數(shù)據(jù)以形成樣本的體積隨時(shí)間變化的影像，但與m-模式成像相比幀速率降低了?？色@得低階時(shí)間相關(guān)獲取，如在相同的位置重復(fù)b掃描以產(chǎn)生二維影像。重復(fù)b掃描也被用于檢測(cè)樣本中隨時(shí)間的小變化，樣本內(nèi)的動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)的指示。重復(fù)b掃描作為三維體積收集的部分可產(chǎn)生三維體積，其特征為，在時(shí)間標(biāo)度上的移動(dòng)比重復(fù)完全的三維體積更快。迄今描述的掃描圖案通常涉及點(diǎn)采樣或點(diǎn)掃描oct方法。也可以通過(guò)實(shí)施行掃描oct或全視場(chǎng)oct，分別使用id數(shù)組相機(jī)或2d陣列或多點(diǎn)成像執(zhí)行并行的檢測(cè)，這也包括在本發(fā)明的一些實(shí)施例中。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例實(shí)現(xiàn)掃頻源oct。許多光學(xué)設(shè)計(jì)可用于構(gòu)建根據(jù)特定應(yīng)用和成本而優(yōu)選設(shè)計(jì)的oct干涉儀。兩種可能的干涉儀設(shè)計(jì)在圖2a和2b中示出。圖中顯示不同的取樣臂光傳遞器件，一個(gè)設(shè)計(jì)用于與人眼中的光學(xué)器件的兼容性(圖2a)，一個(gè)用于無(wú)集成光學(xué)器件的更標(biāo)準(zhǔn)樣本的成像。樣本臂傳遞光學(xué)器件和干涉儀設(shè)計(jì)可根據(jù)成像應(yīng)用而適當(dāng)交換。與所示不同的干涉儀設(shè)計(jì)和取樣光學(xué)器件是可能的，并且包括在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中。一般情況下，該干涉儀和取樣臂光學(xué)器件將針對(duì)特定的應(yīng)用或應(yīng)用類型而優(yōu)化。干涉儀中使用的光纖部件能夠簡(jiǎn)化對(duì)準(zhǔn)和改善穩(wěn)定性，雖然大體積光學(xué)器件干涉儀也能使用。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用包括大體積光學(xué)器件的干涉儀。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例使用包括光纖部件的干涉計(jì)。oct系統(tǒng)可以大體積光學(xué)器件干涉儀或光纖干涉儀或兩者的結(jié)合而構(gòu)建。圖2a所示的干涉儀設(shè)計(jì)工作在用于oct成像的全部波長(zhǎng)，但由樣本收集的光的一部分通過(guò)第一光纖耦合器210重新定位到源，并且從不到達(dá)檢測(cè)器，導(dǎo)致干涉儀效率的損失。圖2b所示的設(shè)計(jì)包括循環(huán)器220，230。高效率循環(huán)器是在1310納米和其它波長(zhǎng)處可用，而在850納米和1050納米波長(zhǎng)時(shí)效率較低。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用循環(huán)器提高干涉儀的效率。掃頻源oct系統(tǒng)的運(yùn)行通過(guò)適時(shí)掃描發(fā)射波長(zhǎng)，使用該發(fā)射作為至oct干涉儀的輸入，從干涉儀檢測(cè)相干信號(hào)，和數(shù)字化該信號(hào)用于分析，如圖3a所示。為了解釋說(shuō)明，圖3a所示的示例條紋310是通過(guò)掃頻源oct系統(tǒng)記錄的從單個(gè)鏡面反射預(yù)期的大致的干涉圖案。為了理解掃頻源oct成像原理和系統(tǒng)限制，考慮在不同成像配置下的來(lái)自鏡面反射的oct信號(hào)是有幫助的。參考下列等式1，其中km為采樣點(diǎn)m時(shí)的波數(shù)，i[km]為采樣點(diǎn)m時(shí)的瞬時(shí)光電流，p[km]為采樣點(diǎn)m時(shí)響應(yīng)的檢測(cè)器，s[km]為采樣點(diǎn)m時(shí)樣本上的瞬時(shí)功率，rr為參考鏡像的反射率，rs為樣本鏡像的反射率，zr為參考鏡像的深度，以及zs為樣本臂鏡像的深度。等式1改編自j.a.izatt和m.a.choma，2.7部分，w.drexlerandj.g.fujimoto編，“光學(xué)相干斷層掃描：技術(shù)與應(yīng)用”，2008。實(shí)際上，光電流i通常在a/d數(shù)字化前通過(guò)互阻抗放大器變換為電壓。余弦函數(shù)內(nèi)的項(xiàng)表示oct條紋相。當(dāng)相位增加(或降低)，所述oct條紋以完整的振蕩周期(以每2*π弧度發(fā)生)振蕩。波長(zhǎng)掃頻具有開(kāi)始波數(shù)kstart和結(jié)束波數(shù)kend。oct條紋中的震蕩次數(shù)與總相位差δφ的大小成比例，在掃頻期間，其由等式2給出δφ＝2(kend-kstart)(zr-rs).等式2等式2示出了隨著成像深度的增加，條紋頻率增加(即掃頻期間存在較大的振蕩次數(shù))，因?yàn)橛嘞液瘮?shù)內(nèi)的(zr-zs)乘數(shù)項(xiàng)增加總條紋相位，如圖3b所示。所有其它的掃頻特性都相同時(shí)，對(duì)于給定的反射鏡位置，條紋頻率隨掃描重復(fù)率的增大而增大，如圖3c所示，因?yàn)橄嗤瑪?shù)量的條紋震蕩發(fā)生在較短的時(shí)間內(nèi)。類似地，所有其它掃頻特性都相同時(shí)，給定的反射鏡位置，條紋頻率隨波長(zhǎng)掃頻范圍的增大而增大，如圖3d所示，因?yàn)橛捎谳^大的(kend-kstart)項(xiàng)，總相位差增大。圖4a示出了條紋頻率上的額外的影響，其中條紋頻率還取決于掃頻軌跡。掃頻具有慢速和快速的部分，例如以正弦波軌跡410產(chǎn)生的，例如，具有峰值條紋頻率，波數(shù)(k)相對(duì)于時(shí)間的變化率最大。對(duì)于oct成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，由于與檢測(cè)和數(shù)字化條紋相關(guān)的限制和挑戰(zhàn)，條紋頻率上影響的結(jié)果是顯著的。為了防止條紋信號(hào)失真，根據(jù)尼奎斯特采樣標(biāo)準(zhǔn)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(a/d)320的采樣頻率必須至少為條紋頻率的兩倍。因此優(yōu)先的是線性化該掃頻頻率，從而使該掃頻在k空間(波數(shù))對(duì)時(shí)間方面是線性的420，如圖4a底部所示，或更一般地最小化條紋頻率的峰值以對(duì)于給定的最大數(shù)字化速率，最大化oct成像范圍。a/d轉(zhuǎn)換器的采樣速率增加時(shí)，a/d本身的成本隨著相關(guān)支持電子設(shè)備、數(shù)據(jù)流機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的成本、復(fù)雜性及時(shí)間的要求增加。因此簡(jiǎn)單地選擇快速a/d轉(zhuǎn)換器經(jīng)常是不可行的，根據(jù)市場(chǎng)將支持什么成像應(yīng)用，在最大可獲得的數(shù)據(jù)帶寬(模擬檢測(cè)帶寬，a/d速率、數(shù)據(jù)流以及存儲(chǔ)設(shè)備)中必須作出折衷。對(duì)于給定的最大采集帶寬和a/d轉(zhuǎn)換速率，必須在oct系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的儀器成像范圍、掃頻重復(fù)率(與相關(guān)的儀器靈敏度)及軸向分辨率間進(jìn)行權(quán)衡。進(jìn)一步考慮影響oct的軸向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)和分辨率的是條紋包絡(luò)的形狀。具有寬頻譜包絡(luò)的條紋(圖4d-1)產(chǎn)生具有高軸向分辨率的oct軸向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)，但具有較大的旁瓣(圖4e-1)。旁瓣在oct數(shù)據(jù)中產(chǎn)生重影。對(duì)于相同的總掃頻范圍，形成頻譜包絡(luò)以更近似高斯分布(圖4d-2)，減少了旁瓣，但稍微損害了oct的軸向分辨率。形成頻譜包絡(luò)(圖4d-3)進(jìn)一步產(chǎn)生改善的旁瓣性能，但代價(jià)是oct的軸向分辨率(圖4e-3)。oct軸向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的對(duì)于情況1-3的比較示于圖4f中。通常，掃頻源oct系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用于單個(gè)運(yùn)行模式，其是針對(duì)具體應(yīng)用優(yōu)化，同時(shí)考慮采集帶寬限制和相關(guān)成像性能的權(quán)衡。在oct儀器的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜并由掃頻源技術(shù)本身的限制所約束，在運(yùn)行速度和掃描帶寬中包括界限，在許多掃頻源激光技術(shù)中極大地受到限制。許多oct成像系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，掃頻源技術(shù)的短的相干長(zhǎng)度也是重要的考慮，在現(xiàn)有掃頻源技術(shù)中這從根本上排除了長(zhǎng)的oct成像范圍。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例解決了影響oct成像能力和性能的這些設(shè)計(jì)考慮，并克服了現(xiàn)有技術(shù)的許多缺點(diǎn)。敏捷成像系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例在oct成像系統(tǒng)中使用ss-oct檢測(cè)方法，并且利用基于可調(diào)諧源技術(shù)的新的垂直腔激光器(verticalcavitylaser，vcl)。vcl可調(diào)諧源技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高的掃頻速度、寬泛的光譜調(diào)諧范圍、掃頻軌跡的可調(diào)節(jié)性和極長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度的結(jié)合，而任何現(xiàn)有oct光源技術(shù)都不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。為了引入本發(fā)明實(shí)施例的目的，圖5提供了該敏捷成像系統(tǒng)的概述。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，oct成像系統(tǒng)中的光源包括可調(diào)諧源500，其包括波長(zhǎng)可調(diào)諧vcl源510和腔內(nèi)調(diào)諧元件520，產(chǎn)生單縱模輸出，在發(fā)射波長(zhǎng)范圍內(nèi)可調(diào)諧以產(chǎn)生波長(zhǎng)掃頻。該單縱模輸出發(fā)射允許vcl源510的相干長(zhǎng)度顯著長(zhǎng)于現(xiàn)有oct技術(shù)的其它可調(diào)諧源。該源的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度使得本發(fā)明實(shí)施例的成像范圍延伸。光發(fā)射的波長(zhǎng)或頻率通過(guò)腔內(nèi)調(diào)諧元件確定。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例還包括調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器540，該調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)調(diào)諧波形以影響激光器中的調(diào)諧元件520，其確定掃頻軌跡、掃頻速度、掃頻重復(fù)率、掃頻線性和發(fā)射波長(zhǎng)范圍。由調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器540提供至調(diào)諧元件520的輸入信號(hào)影響調(diào)諧元件520的調(diào)諧。應(yīng)用于調(diào)諧元件520的不同的輸入信號(hào)產(chǎn)生不同的波長(zhǎng)調(diào)諧響應(yīng)作為時(shí)間的函數(shù)。調(diào)諧機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性限定了針對(duì)調(diào)諧元件的輸入-輸出關(guān)系。輸出波長(zhǎng)調(diào)諧將是時(shí)間的函數(shù)，并遵循一掃頻軌跡，其往往是重復(fù)的。該軌跡將與掃頻速度、掃頻重復(fù)率、掃頻線性和發(fā)射波長(zhǎng)范圍相關(guān)聯(lián)。通過(guò)經(jīng)由調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器使用不同的驅(qū)動(dòng)波形應(yīng)用于調(diào)諧元件，實(shí)現(xiàn)不同的調(diào)諧響應(yīng)。調(diào)諧響應(yīng)為發(fā)射波長(zhǎng)與時(shí)間的函數(shù)。該優(yōu)選實(shí)施例包括至少一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器550，其在可調(diào)諧源內(nèi)供應(yīng)電流至增益材料530以調(diào)節(jié)輸出光輻射功率。增益材料530可置于vcl510的內(nèi)部，例如在電泵浦vcl的情況下。增益材料530可置于vcl510的外部，例如在光放大器的情況下。增益材料530可置于vcl510的外部，例如在泵浦激光器中，如使用光學(xué)泵浦vcl的情況下。為了解釋說(shuō)明，增益材料510在方框圖中作為部件示出，然可調(diào)諧源500的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造定義了該增益材料的相對(duì)的幾何形狀和精確位置。在期望形成增益或輸出光譜的情況下，到增益材料的電流可作為時(shí)間的函數(shù)而變化。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括監(jiān)控檢測(cè)器(監(jiān)控器)560以測(cè)量調(diào)諧響應(yīng)的屬性并提供反饋以校正對(duì)于可調(diào)諧源的干擾或產(chǎn)生調(diào)諧波形以支持oct成像的多種模式。圖5中，連接監(jiān)控器560至調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器540和電流驅(qū)動(dòng)器550的線表示信息的反饋。用于使用信息的反饋機(jī)構(gòu)的詳細(xì)描述和實(shí)施例稍后描述。該優(yōu)選實(shí)施例還包括光學(xué)干涉儀570，其具有由可調(diào)諧源照明的參考臂和樣本臂；一個(gè)或多個(gè)將自光學(xué)干涉儀的光干涉條紋信號(hào)轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)的光檢測(cè)器580；以及將從一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器輸出的電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置590。本發(fā)明的該實(shí)施例應(yīng)用于使用波長(zhǎng)掃頻可調(diào)諧源的所有形式的oct?？烧{(diào)諧源可調(diào)諧源產(chǎn)生被引導(dǎo)到監(jiān)控檢測(cè)器和干涉儀的輸入。在優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧源包括vcl。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，vcl為垂直腔表面發(fā)射激光器(vertical-cavitysurface-emittinglaser，vcsel)，或替代地稱為mems可調(diào)vcsel，如圖6a所示。vcsel采用晶片制造技術(shù)制造，如圖6b所示。圖6c中放大的圖象顯示由晶片制造的單個(gè)vcsel裝置。利用來(lái)自適宜波長(zhǎng)的外部泵浦激光器的光對(duì)本優(yōu)選實(shí)施例中的增益材料610進(jìn)行光學(xué)泵浦，用于激發(fā)該增益材料。vcsel激光器腔通過(guò)在兩個(gè)反射鏡間定位增益材料而形成。底部反射鏡是固定的620。頂部反射鏡630作為輸出耦合器并通過(guò)柔性結(jié)構(gòu)懸掛。反射鏡形成法布里-珀羅濾光器，使得調(diào)諧發(fā)射波長(zhǎng)與反射鏡的間距成正比。橫跨致動(dòng)器觸墊施加電壓在mems致動(dòng)器產(chǎn)生靜電引力，拉動(dòng)頂部鏡向下，從而降低了諧振腔長(zhǎng)度和調(diào)諧了較短的發(fā)射波長(zhǎng)。圖6d顯示了通過(guò)橫跨致動(dòng)器施加直流電壓而得到的vcsel裝置的靜態(tài)波長(zhǎng)調(diào)諧。引力fa相對(duì)于電壓v和偏轉(zhuǎn)δ為非線性的，其中g(shù)為非偏轉(zhuǎn)的致動(dòng)器間隙距離，ε為介電常數(shù)，以及a為面積，示于等式3中。致動(dòng)器的回復(fù)力fs，通常線性正比于偏轉(zhuǎn)，以下的等式用于彈力，fs＝kss，其中ks為致動(dòng)器的彈簧常數(shù)。在特定的臨界直流電壓和響應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，靜電引力超過(guò)mems柔性結(jié)構(gòu)的回復(fù)力，致動(dòng)器變得不穩(wěn)定。致動(dòng)器的快速加速使致動(dòng)器的上半部分與致動(dòng)器的底部部件碰撞，在mems靜電致動(dòng)器領(lǐng)域稱為“拉入(pull-in)”或“急劇降低(snap-down)”事件。對(duì)于許多的mems致動(dòng)器的幾何形狀，急劇降低發(fā)生在靜態(tài)調(diào)諧總間隙距離的大約三分之一的偏轉(zhuǎn)處。對(duì)于在圖6d中描述的裝置，當(dāng)偏轉(zhuǎn)-電壓曲線變?yōu)榇怪?，將稍微高?2伏特，急劇降低發(fā)生。直流急劇降低和靜態(tài)調(diào)諧響應(yīng)曲線對(duì)不同的mems致動(dòng)器設(shè)計(jì)是特定的，并取決于材料的選擇和幾何形狀。mems裝置動(dòng)態(tài)調(diào)諧期間的偏轉(zhuǎn)可超過(guò)靜態(tài)急劇降低偏轉(zhuǎn)，因?yàn)殡妷嚎稍诟叩钠D(zhuǎn)處降低，mems致動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)用于使用致動(dòng)器的動(dòng)量攜帶致動(dòng)器通過(guò)急劇降低位置。適于oct成像的掃頻可通過(guò)施加隨時(shí)間變化的電壓波形至致動(dòng)器而獲得，如圖6e所示。通常，vcl按一掃頻重復(fù)率產(chǎn)生波長(zhǎng)掃頻。更快的掃頻重復(fù)率允許更快的成像速度。優(yōu)選調(diào)諧波形的詳細(xì)說(shuō)明和用于它們的合成方法在本文件中稍后描述。圖7a顯示vcsel的中心約1310納米的靜態(tài)波長(zhǎng)調(diào)諧，圖7b顯示vcsel的中心約1060納米的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。oct的不同應(yīng)用需要不同的波長(zhǎng)以獲得最佳的性能。眾所周知，在紗織品和其它材料中較長(zhǎng)的波長(zhǎng)比較短的波長(zhǎng)展現(xiàn)出較少的散射。選擇用于oct成像的適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)時(shí)，散射不是唯一的考慮因素。吸水率在樣本中削弱光信號(hào)，調(diào)節(jié)的安全標(biāo)準(zhǔn)限制允許在用于體內(nèi)成像的樣本上的最大曝光。常選擇大約850納米和1065納米的吸水率窗，用于人視網(wǎng)膜的oct成像，其中光束必須在玻璃體內(nèi)的水中經(jīng)過(guò)大約20-25毫米的來(lái)回的行程。大于約1100納米的波長(zhǎng)通常不用于視網(wǎng)膜的成像，因?yàn)樗仗嗟墓夤β?。傳統(tǒng)上，小于750納米波長(zhǎng)已很少用于眼科oct成像，因?yàn)閍nsi標(biāo)準(zhǔn)限制允許在這些波長(zhǎng)處在眼睛上的小功率級(jí)的曝光，光在這些波長(zhǎng)處大量散射，oct光束對(duì)患者可見(jiàn)使得患者被掃描時(shí)常常追蹤光束，在圖像數(shù)據(jù)中引入運(yùn)動(dòng)偽影。不過(guò)，可見(jiàn)光波長(zhǎng)oct已實(shí)現(xiàn)并由于在這些較短波長(zhǎng)處獲得的不同的對(duì)比而致力于醫(yī)學(xué)診斷。因此，在可見(jiàn)光譜中運(yùn)行的oct系統(tǒng)是有用的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用發(fā)射波長(zhǎng)范圍的中心波長(zhǎng)在380納米和750納米之間。由于在較長(zhǎng)波長(zhǎng)處減小的散射，可見(jiàn)光之外的紅外光尤其對(duì)oct成像有用。紅外光也是對(duì)患者較少可見(jiàn)或不可見(jiàn)的，因此患者不太可能無(wú)意中遵循或追隨在眼睛或視網(wǎng)膜上突起的紅外光束。因?yàn)槲试诩s900納米處開(kāi)始增加，在約970納米處呈現(xiàn)峰值，接近吸收峰值的紅外光的低吸收窗特別有利于oct成像。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射波長(zhǎng)范圍的中心波長(zhǎng)在750納米和970納米之間運(yùn)行。幾乎所有的商用視網(wǎng)膜oct成像儀器在800納米范圍波長(zhǎng)運(yùn)行。第二水吸收窗存在約1065納米處。1065納米處的oct成像已證實(shí)增加進(jìn)入視網(wǎng)膜的脈絡(luò)膜和視神經(jīng)頭的滲透，以及當(dāng)為老年患者成像時(shí)，較少受到白內(nèi)障的影響。調(diào)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)允許在1065納米處比在800納米波長(zhǎng)處以較大的功率進(jìn)入眼睛。在皮膚樣本和視網(wǎng)膜樣本成像時(shí)，可在1065納米和800納米之間觀察到不同的對(duì)比。使用約1065納米中心波長(zhǎng)和跨越水吸收窗寬度的oct成像系統(tǒng)對(duì)于oct成像是有用的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射波長(zhǎng)范圍的中心波長(zhǎng)在970納米和1100納米之間運(yùn)行。皮膚和其它散射組織和材料樣本的oct成像通常使用1310納米波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)。oct也已在1550納米處實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射波長(zhǎng)范圍的中心波長(zhǎng)在1200納米和1600納米之間運(yùn)行。近期的研究結(jié)果表明較長(zhǎng)波長(zhǎng)的oct有益于oct。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以發(fā)射波長(zhǎng)范圍的中心波長(zhǎng)在1800納米和2100納米之間運(yùn)行。隨著波長(zhǎng)增加，需要較大的波長(zhǎng)掃頻以獲取可比較的oct軸向分辨率。因此，較短的波長(zhǎng)常用于和優(yōu)選于高分辨率oct成像，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)常用于和優(yōu)選于經(jīng)由散射組織和材料的深度滲透oct成像。vcl可設(shè)計(jì)為在所有這些波長(zhǎng)處運(yùn)行。優(yōu)選實(shí)施例中的可調(diào)諧vcl技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度。源的長(zhǎng)相干長(zhǎng)度使得能夠在長(zhǎng)的光程長(zhǎng)度延遲產(chǎn)生清晰的干涉條紋周期，比現(xiàn)有技術(shù)中的時(shí)間長(zhǎng)。圖8a示出用于掃頻源oct的現(xiàn)有光源技術(shù)的調(diào)諧?，F(xiàn)有技術(shù)中的相對(duì)比較長(zhǎng)的厘米至米的腔長(zhǎng)度在腔內(nèi)產(chǎn)生多種縱向激光器模式。調(diào)諧機(jī)構(gòu)由腔內(nèi)濾波器或可調(diào)諧波長(zhǎng)選擇端反射鏡中的一個(gè)組成，濾出一組縱調(diào)諧模式以形成激光器輸出發(fā)射，如圖8a所示。優(yōu)選實(shí)施例中使用的vcl在不同的體系下運(yùn)行，其中幾微米長(zhǎng)的法布里-珀羅腔包括整個(gè)激光腔，推動(dòng)自由光譜范圍(freespectralrange，fsr)超出激光器的調(diào)諧范圍和在整個(gè)fsr啟用無(wú)跳模單模調(diào)諧，如圖8b所示。圖8c示出了現(xiàn)有oct技術(shù)使用頻譜和掃頻源oct時(shí)相對(duì)于單個(gè)經(jīng)過(guò)干涉儀的延遲的oct靈敏度損耗。應(yīng)注意的是掃頻源技術(shù)在24毫米(fdml)和10毫米(mems可調(diào)諧短腔激光器)處有至少10db的下降，頻譜域oct僅在4-12毫米的光路延遲上有大于20db的下降。顯著相反的是，圖8d示出了用于優(yōu)選實(shí)施例中的vcsel的oct靈敏度下降，其在100毫米以上的干涉儀光學(xué)延遲上的下降小于2db，比任何以往的oct成像技術(shù)有至少一個(gè)數(shù)量級(jí)幅度的更好的性能。vcl的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度使能本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的長(zhǎng)的成像圖像。長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度也簡(jiǎn)化了條紋校正和光學(xué)時(shí)鐘，將在本文中稍后描述。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，vcl激光器在成像速度的寬范圍之外運(yùn)行，并且能夠產(chǎn)生優(yōu)先用于oct成像的波長(zhǎng)調(diào)諧分布。vcl中的致動(dòng)器的設(shè)計(jì)對(duì)于獲得寬范圍的調(diào)諧分布、掃頻重復(fù)率和波長(zhǎng)掃頻范圍是重要的。圖9示出了vcsel中改變致動(dòng)器幾何形狀時(shí)對(duì)調(diào)諧機(jī)構(gòu)的頻率響應(yīng)的影響。對(duì)于大約30μm的小盤(pán)直徑，設(shè)備在約290khz顯示出小阻尼(高q值)諧振峰值。該設(shè)備具有用于在約290khz以正弦波掃頻軌跡運(yùn)行的較強(qiáng)偏好，具有與二階彈簧-質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)一致的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，mx(t)+bx(t)+ksx(t)＝f(t)，其中m為致動(dòng)器的集中(lumped)質(zhì)量，b為集中粘性阻尼，ks為集中彈簧常數(shù)，以及f(t)力作為時(shí)間t的函數(shù)。增加盤(pán)直徑增加阻尼因數(shù)b，但它也開(kāi)始添加擠壓膜阻尼效應(yīng)。與擠壓膜阻尼相關(guān)的動(dòng)態(tài)實(shí)際穩(wěn)定極點(diǎn)和動(dòng)態(tài)實(shí)際穩(wěn)定零點(diǎn)在動(dòng)態(tài)響應(yīng)中變得明顯。因此，在具有30μm盤(pán)直徑的vcsel中觀察到的強(qiáng)的諧振峰值變寬，如在對(duì)于87μm和103μm設(shè)計(jì)的頻率響應(yīng)曲線中所見(jiàn)。同時(shí)，由于與較短撓曲臂相關(guān)的致動(dòng)器，較大的87μm和103μm設(shè)計(jì)具有更高的約400khz-500khz的共振頻率。較大致動(dòng)器盤(pán)設(shè)備的較高的共振頻率和寬的諧振峰值(低q值)使得它們更優(yōu)選用于寬范圍的掃描重復(fù)率和用于形成針對(duì)多操作模式的掃頻軌跡。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用具有寬的諧振峰值的致動(dòng)器設(shè)計(jì)，該諧振峰值具有低q值和高的固有共振頻率。vcl源獲得的寬范圍的掃頻重復(fù)率和掃頻范圍使單個(gè)設(shè)備具備在多個(gè)維度量級(jí)上的多尺度成像能力。對(duì)于需要很長(zhǎng)成像范圍的應(yīng)用，致動(dòng)器的質(zhì)量可被構(gòu)建得較大而剛度較小以實(shí)現(xiàn)若干khz的低重復(fù)率的穩(wěn)定掃頻。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用較大質(zhì)量致動(dòng)器和較低硬度以在<20千赫掃頻重復(fù)率下獲得穩(wěn)定的掃頻性能。顯示單個(gè)的vcsel設(shè)備從100khz到400khz的掃頻重復(fù)頻率的范圍內(nèi)運(yùn)行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)示于圖10中。如圖所示，該輸入驅(qū)動(dòng)波形為正弦波驅(qū)動(dòng)波形。激光腔強(qiáng)度顯示了掃頻軌跡，也在圖中示出。從100khz到400khz工作點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的譜頻在圖11中示出。頻譜除了微小的變化幾乎是一樣的，這些微小的變化源于在長(zhǎng)波長(zhǎng)附近的對(duì)不同量時(shí)間的不同的掃頻分析，表明單個(gè)vcsel在掃頻重復(fù)率的寬范圍內(nèi)運(yùn)行的能力，以及用于優(yōu)選實(shí)施例中以獲得可變的運(yùn)行速度的掃頻光源的重要特征。顯示單個(gè)vcsel設(shè)備在不同掃頻范圍內(nèi)運(yùn)行的試驗(yàn)數(shù)據(jù)示于圖12中。頻譜顯示在許多不同掃頻范圍上的均勻功率分布，表明單個(gè)vcsel在跨越寬范圍掃頻范圍運(yùn)行的能力，以及用于優(yōu)選實(shí)施例中以獲得可變的掃頻范圍和分辨率成像的掃頻光源的重要特征。優(yōu)選實(shí)施例的可調(diào)諧源包括激光器腔內(nèi)的至少一種增益材料。該增益材料可受光學(xué)泵浦或電泵浦。光學(xué)泵浦的情況下，來(lái)自泵浦激光器的光激發(fā)該增益材料。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在vcl中使用增益材料的光泵激。圖13a示出了在敏捷成像系統(tǒng)中的光學(xué)泵浦的vcl1370的示例。光學(xué)泵浦激光器1310自身具有由電流驅(qū)動(dòng)器1330激發(fā)的增益材料1320。電泵浦的情況下，電流直接激發(fā)增益材料1360。光學(xué)泵浦vcl更容易制造，但需要外部的泵浦激光器和支撐的光學(xué)器件和電子設(shè)備。泵浦波長(zhǎng)的選擇影響腔內(nèi)增益材料的頻譜增益響應(yīng)。980nm的泵浦波長(zhǎng)適于約1310nm中心波長(zhǎng)的vcl以及使用磷化銦增益材料。780nm-850nm的泵浦波長(zhǎng)適于約1065nm中心波長(zhǎng)的vcl以及適用砷化銦鎵增益材料。電泵浦vcl的設(shè)計(jì)和制造比光學(xué)泵浦vcl更有挑戰(zhàn)，但最終通過(guò)消除泵浦激光器和相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件和電子設(shè)備，具有潛在的成本節(jié)約和尺寸的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在vcl內(nèi)使用增益材料1360的電泵浦。圖13b示出了在敏捷成像系統(tǒng)中的電泵浦vcl1340的示例，其中增益材料1360通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)器1350電泵浦。oct系統(tǒng)的信噪比和靈敏度取決于若干因素，包括從樣本導(dǎo)向檢測(cè)器的光的收集效率和樣本照明的發(fā)射功率。在入射到樣品上的功率是有上界的情況下，高集光效率干涉儀設(shè)計(jì)使用的分束比將更高百分比的光從樣品導(dǎo)向到檢測(cè)器，但是需要更高的光源功率，以達(dá)到合適的功率水平的樣本照射，因?yàn)榉止獗绕鹱饔靡詼p少來(lái)自光源的光在樣本上。vcl的輸出功率可以也可以不必足夠高而用于oct成像應(yīng)用。為了增加輸出發(fā)射功率，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的可調(diào)諧源包括一個(gè)或多個(gè)光放大器。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧源包括至少一個(gè)光放大器，用于更高的輸出功率，以增加樣本上的功率而獲得高的oct靈敏度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧源包括至少一個(gè)光放大器用于更高的輸出功率，以允許干涉儀設(shè)計(jì)中的高集光效率以改進(jìn)系統(tǒng)靈敏度性能。光放大器的示例為助推光學(xué)放大器(boosteropticalamplifiers，boa)，半導(dǎo)體光放大器(semiconductoropticalamplifiers，soa)，垂直腔半導(dǎo)體光放大器(verticalcavitysemiconductoropticalamplifiers，vcsoa)和摻雜光纖，而任何光放大器可用于提高可調(diào)諧源的發(fā)射功率輸出。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧源包括泵浦激光器，光學(xué)泵浦vcl和一個(gè)或多個(gè)光放大器。圖14a示出了包括光學(xué)泵浦vcl1410和光放大器1420的示例系統(tǒng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧源還包括電泵浦vcl和一個(gè)或多個(gè)光放大器。圖14b示出了包括電泵浦vcl1430和光放大器1440的示例系統(tǒng)。光放大器放大射入其輸入口的光。而如果增益材料是不飽和的，增益材料本身的自發(fā)發(fā)射也將被放大。光的放大式自發(fā)射(amplifiedspontaneousemission，ase)貢獻(xiàn)計(jì)入在樣本上的曝光，但是對(duì)有用的oct條紋構(gòu)造沒(méi)有幫助。當(dāng)調(diào)節(jié)的曝光限制在樣本應(yīng)用上時(shí)，未調(diào)諧的光因此降低儀器的靈敏度。這種光的未調(diào)諧的貢獻(xiàn)還增加測(cè)量的噪聲。因此，優(yōu)選實(shí)施例使用可調(diào)諧源，其包括在基本飽和的運(yùn)行狀態(tài)中使用的至少一個(gè)放大器。當(dāng)對(duì)光放大器沒(méi)有輸入時(shí)，它將產(chǎn)生單獨(dú)的放大式自發(fā)射(ase)的光。此ase可被測(cè)量，例如，通過(guò)去除至放大器的輸入并使用光譜分析儀來(lái)測(cè)量ase頻譜。ase頻譜常用于表征光放大器，并且常示于商用放大器的數(shù)據(jù)表中。而ase頻譜不一定代表放大器的增益分布。為此，ase的中心波長(zhǎng)從調(diào)諧的中心波長(zhǎng)偏移是有益的。為從boa獲得平衡的輸出頻譜，例如，期望ase的中心波長(zhǎng)為相對(duì)于vcl的中心波長(zhǎng)偏移的短波長(zhǎng)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括ase的光放大器中心波長(zhǎng)從調(diào)諧波長(zhǎng)的中心偏置以在調(diào)諧波長(zhǎng)上改進(jìn)增益響應(yīng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，ase的中心波長(zhǎng)為相對(duì)于vcl源的中心波長(zhǎng)偏移的短波長(zhǎng)。大的調(diào)諧范圍需要大的帶寬增益響應(yīng)。大的帶寬增益響應(yīng)可用多量子狀態(tài)放大器獲得。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用一個(gè)或多個(gè)光放大器，其結(jié)合了具有至少兩個(gè)受限量子態(tài)的量子阱增益區(qū)域。在優(yōu)選實(shí)施例中，電流驅(qū)動(dòng)器給可調(diào)諧源內(nèi)的增益材料供應(yīng)電流，并且該電流可被調(diào)節(jié)以改變輸出光輻射功率。調(diào)節(jié)電流至增益材料的詳細(xì)描述和用于合成優(yōu)選波形的方法在本文中稍后描述。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用在輸出發(fā)射的波長(zhǎng)內(nèi)可調(diào)諧的vcl源。由于vcl源中的光腔的光程長(zhǎng)度改變，源調(diào)諧不同的波長(zhǎng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光程長(zhǎng)度通過(guò)改變限定腔的兩個(gè)激光反射鏡間的物理距離而改變。圖15a示出了具有通過(guò)改變兩個(gè)激光反射鏡1510，1520間的物理距離而獲得的可調(diào)節(jié)的路程長(zhǎng)度的示例vcl。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該光程長(zhǎng)度通過(guò)改變限定光腔的兩個(gè)激光反射鏡間的任何一個(gè)或多個(gè)材料的折射率n而改變。圖15b示出了具有通過(guò)改變限定光腔的兩個(gè)激光反射鏡間的任何一個(gè)或多個(gè)材料1530的折射率n而獲得的可調(diào)節(jié)路程長(zhǎng)度的示例vcl。在許多實(shí)施中可獲得在vcl的光腔的光程長(zhǎng)度的改變。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括調(diào)諧元件，其為靜電致動(dòng)mems結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)，并且移動(dòng)限定vcl源的光腔長(zhǎng)度的至少一個(gè)激光反射鏡。另一優(yōu)選實(shí)施例包括調(diào)諧元件，其為壓電換能器致動(dòng)結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)，并且移動(dòng)限定vcl源的光腔長(zhǎng)度的至少一個(gè)激光反射鏡。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例調(diào)諧元件，其為換能器致動(dòng)結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)，并且移動(dòng)限定vcl源的光腔長(zhǎng)度的至少一個(gè)激光反射鏡，該換能器能夠微米級(jí)運(yùn)動(dòng)。調(diào)諧元件可物理調(diào)節(jié)限定激光腔的兩個(gè)反射鏡間的間隔，如前所述，或該協(xié)調(diào)元件改變限定光腔的兩個(gè)激光反射鏡間的任何一個(gè)或多個(gè)材料的折射率，同時(shí)使得兩個(gè)反射鏡之間的物理間隔相同。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括調(diào)諧元件，其為液晶設(shè)備，能夠調(diào)節(jié)vcl源的光腔的光程長(zhǎng)度。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括調(diào)諧元件，其為半導(dǎo)體材料，能夠調(diào)節(jié)vcl源的光腔的光程長(zhǎng)度。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括調(diào)諧元件，其為設(shè)備或材料，能夠通過(guò)改變折射率調(diào)節(jié)vcl源的光腔的光程長(zhǎng)度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，多種機(jī)構(gòu)相結(jié)合用于調(diào)節(jié)激光器的光腔長(zhǎng)度。例如，一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括與靜電致動(dòng)mems結(jié)構(gòu)結(jié)合的壓電換能器，以調(diào)節(jié)反射鏡間的間隔，并可進(jìn)一步與經(jīng)受折射率改變的材料結(jié)合。應(yīng)理解，所有影響vcl激光器腔的光程長(zhǎng)度的設(shè)備和材料都并入本發(fā)明。vcl源優(yōu)于先前可調(diào)諧源技術(shù)的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是微米級(jí)vcl源的腔長(zhǎng)使得在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)光學(xué)增益材料發(fā)生多次往返。過(guò)去所示的大多數(shù)傳統(tǒng)的整體光學(xué)器件和短腔激光器設(shè)計(jì)在速度上受到限制，這是由于相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間用于建立ase來(lái)以調(diào)諧激光發(fā)射。而較長(zhǎng)的空腔激光器被限制在其最高掃頻，vcl源能快速實(shí)現(xiàn)增益材料飽和以使得更快速率下的掃頻。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案可以在調(diào)諧元件的動(dòng)態(tài)性允許的所有速度下操作。vcl源的快速光子動(dòng)態(tài)性也使能高質(zhì)量的雙向波長(zhǎng)調(diào)諧。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用波長(zhǎng)掃頻的兩個(gè)方向執(zhí)行oct成像。在某些應(yīng)用中，比如長(zhǎng)距離成像或多普勒oct中，優(yōu)選的是僅用一個(gè)方向的掃描成像。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用波長(zhǎng)掃頻的正向或反向執(zhí)行oct成像。正向掃頻是從短波長(zhǎng)到長(zhǎng)波長(zhǎng)的掃頻，反向掃頻是由長(zhǎng)波長(zhǎng)到短波長(zhǎng)的掃頻。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的敏捷成像系統(tǒng)可以兩個(gè)方向的波長(zhǎng)掃頻或一個(gè)方向的波長(zhǎng)掃頻成像，運(yùn)行期間可能采用混合模式，運(yùn)行模式的選擇基于手頭的成像應(yīng)用要求?？烧{(diào)諧源的設(shè)計(jì)也影響成像系統(tǒng)的性能。邊模分離取決于激光腔在哪種模式中運(yùn)行。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，激光腔在約m＝1處運(yùn)行，使得邊模從主激光器線路中分離來(lái)幫助抑制或除去不需要的邊模。一般情況下，理想的是抑制邊模以減少成像偽影(artifact)。當(dāng)激光器輸出頻率由調(diào)諧控制信號(hào)靜態(tài)調(diào)諧時(shí)，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例具有高于20db的邊模抑制比。vcl激光器能夠調(diào)諧單縱模，這能夠?qū)崿F(xiàn)一種非常長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度。當(dāng)激光器輸出頻率由調(diào)諧控制信號(hào)連續(xù)調(diào)諧時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例具有可調(diào)諧源，其具有長(zhǎng)于30mm的相干長(zhǎng)度。較長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度對(duì)于許多成像應(yīng)用是可能的和期望的。調(diào)諧軌跡和驅(qū)動(dòng)波形合成如果調(diào)諧波形從調(diào)諧元件的固有動(dòng)態(tài)特性改變?cè)撜{(diào)諧元件的調(diào)諧響應(yīng)，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的oct成像性能可被改善。在掃頻源oct中，因?yàn)槟峥固?nyquist)采樣的要求以及a/d數(shù)據(jù)采集采樣速率和帶寬上的上限，最大峰oct條紋頻率限定設(shè)備的最大成像范圍。優(yōu)選實(shí)施例執(zhí)行掃頻軌跡用于最小化峰值oct條紋頻率。峰值條紋頻率通過(guò)延伸波長(zhǎng)掃頻發(fā)生的時(shí)間而被降低。因此，成像掃頻時(shí)間對(duì)非掃頻時(shí)間的高占空比對(duì)于oct是有益的。峰值條紋頻率也可通過(guò)在連接開(kāi)始和結(jié)束波長(zhǎng)的軌跡內(nèi)最小化峰值波數(shù)內(nèi)的變化率被降低，最優(yōu)的解決方案是波數(shù)位置的直線(斜率)和波數(shù)速度的恒定。理想的掃頻軌跡將是高占空比和線性的k空間(波數(shù))。在實(shí)踐中，致動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)在可獲得的加速度方面有限制，并且存在多種能夠被激發(fā)的諧振模式。因此，考慮傳動(dòng)裝置動(dòng)力學(xué)的最佳的掃頻軌跡可能不是完全線性的，以最小化峰值條紋頻率。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例用于產(chǎn)生在致動(dòng)器動(dòng)力學(xué)內(nèi)的使峰值條紋頻率最小化或者減少的掃頻軌跡。有時(shí)需要強(qiáng)調(diào)線性掃頻和折衷峰值條紋頻率目標(biāo)。例如，當(dāng)由oct系統(tǒng)光學(xué)時(shí)鐘控制時(shí)，某些a/d轉(zhuǎn)換器工作最好在恒定的時(shí)鐘頻率下工作。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生掃頻軌跡，其作用以在折衷峰值條紋頻率的潛在成本下線性化該掃頻。本發(fā)明實(shí)施例中干涉條紋的實(shí)驗(yàn)例示于圖16和17，已經(jīng)以波形驅(qū)動(dòng)作用以相對(duì)于波數(shù)線性化該掃頻軌跡，以便減少峰值條紋頻率和在掃頻期間保持條紋頻率恒定。圖16a和16b分別示出了在多個(gè)周期的驅(qū)動(dòng)波形和條紋響應(yīng)和一個(gè)周期上的變焦。掃頻主要是k線性，占空比很大，其中以長(zhǎng)的成像掃頻和短的回掃掃頻執(zhí)行單向掃頻成像。圖17a示出了條紋的詳細(xì)變焦，圖17b示出了條紋相位隨時(shí)間的演變，圖17c顯示了試驗(yàn)條紋間距相比于最優(yōu)條紋間隔，而圖18示出了相應(yīng)的放大頻譜。在該示例中，可調(diào)諧光源具有在時(shí)間上線性化的輸出頻率，線性比優(yōu)于約1.2。該波形對(duì)于給定的a/d轉(zhuǎn)換器速率在致動(dòng)器的正弦波響應(yīng)內(nèi)改善了oct成像范圍。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例使用調(diào)諧波形以提高掃頻線性以對(duì)于給定的最大a/d采樣時(shí)鐘速率實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的oct成像范圍。oct的高速應(yīng)用通常受益于使用雙向掃頻，這是因?yàn)檎{(diào)諧元件，不必執(zhí)行完整回掃并返回至起始波長(zhǎng)，從而提高占空比。圖19示出了線性化、高占空比、雙向掃頻的馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的實(shí)驗(yàn)oct條紋數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用正向和反向掃頻獲取數(shù)據(jù)。接近致動(dòng)器的諧振頻率，并不總能線性化掃頻。圖20a示出了在500khz，接近諧振下工作的vcsel器件的驅(qū)動(dòng)波形和掃頻軌跡，而圖20b示出了使用雙向掃頻的兩個(gè)掃頻方向的以1mhz軸向掃頻速度獲得的人指甲(humanfingerpad)相應(yīng)的oct圖像。然而，長(zhǎng)的成像范圍oct應(yīng)用可以受益于單向掃頻，其對(duì)于給定的vcl重復(fù)率降低波長(zhǎng)調(diào)諧與時(shí)間的比率。圖21a和21b示出了卷帶的長(zhǎng)范圍oct圖像。某些oct成像模態(tài)，例如多普勒oct，也可得益于單向掃頻，因?yàn)檫@種方法依賴于波長(zhǎng)間的精確的和固定的時(shí)間差，其使用相鄰的雙向掃頻不能獲得。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例只使用正向或反向的掃頻用于oct成像。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例可以在使用正向和反向的掃頻用于雙向成像和僅使用正向或反向掃頻用于單向成像之間切換，正如oct成像應(yīng)用所要求的那樣。在oct中，波長(zhǎng)掃頻的長(zhǎng)度、波長(zhǎng)掃頻的軌跡以及掃頻重復(fù)率都對(duì)峰值條紋頻率有所貢獻(xiàn)，峰值條紋頻率對(duì)于給定的a/d采集速率確定了最大成像范圍。因此在掃頻源oct成像中，掃描范圍(與oct的軸向分辨率相關(guān))、掃描重復(fù)率，以及成像范圍間存在固有的折衷。oct系統(tǒng)靈敏度和軸向掃描速率之間也存在固有的折衷。由于這些原因，期望能夠改變激光器的掃頻重復(fù)速率以適應(yīng)和優(yōu)化于不同的成像應(yīng)用。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，vcl使用靜電mems調(diào)諧元件，有可能在當(dāng)掃頻重復(fù)率在1's，10's，或100's的赫茲范圍內(nèi)的大約一個(gè)掃頻周期內(nèi)改變軌跡。至所述驅(qū)動(dòng)元件的波形可在數(shù)據(jù)集獲取期間改變，但也可在一數(shù)據(jù)采集期間改變。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例允許在單個(gè)數(shù)據(jù)集內(nèi)的運(yùn)行模式混合的采集。例如，體積3d采集可以重復(fù)b-掃描，以及在長(zhǎng)的成像范圍、松弛軸向分辨率和短的成像范圍、高分辨率之間替換以獲取所述樣本的附加信息。通過(guò)權(quán)衡掃描速度或掃描范圍，成像范圍可被調(diào)節(jié)，同時(shí)停留在采集帶寬內(nèi)。在采集期間將關(guān)于改變掃頻范圍和掃頻重復(fù)率的成像模式混合在一起，顯示出了本發(fā)明靈活性和靈敏性的高度。然而，本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例運(yùn)行，使得調(diào)諧波形在基本固定的重復(fù)率下掃描vcl源。本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例運(yùn)行，使得調(diào)諧波形在基本固定波長(zhǎng)的調(diào)諧范圍內(nèi)掃描vcl源，保持軸向分辨率。本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以固定重復(fù)率，固定波長(zhǎng)掃頻和固定軌跡運(yùn)行。這種運(yùn)行模式有益于oem供應(yīng)商在多種產(chǎn)品中使用標(biāo)準(zhǔn)的oct引擎。在更一般的情況下，一個(gè)實(shí)施例包括可調(diào)諧源，其以可變的驅(qū)動(dòng)波形驅(qū)動(dòng)以獲得關(guān)于掃頻重復(fù)率的不同的運(yùn)行模式。也在更一般的情況下，一個(gè)實(shí)施例包括可調(diào)諧源，其以可變的驅(qū)動(dòng)波形驅(qū)動(dòng)以獲得關(guān)于掃頻范圍的不同的運(yùn)行模式。驅(qū)動(dòng)調(diào)諧元件的波形可從模擬源或數(shù)字源合成。產(chǎn)生波形的電子產(chǎn)品的關(guān)鍵特征是能夠通過(guò)改變輸入?yún)?shù)調(diào)節(jié)波形形狀。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用d/a轉(zhuǎn)換器以從數(shù)據(jù)的數(shù)字流產(chǎn)生波形，該數(shù)據(jù)可以從其存儲(chǔ)形式中讀取或在運(yùn)行中合成。微處理器、微控制器、fpga、dsp、具有存儲(chǔ)和計(jì)數(shù)(尋址)能力的電路，或類似的數(shù)字處理單元可連接到d/a，用于控制數(shù)據(jù)流和負(fù)載波形數(shù)據(jù)。該驅(qū)動(dòng)波形可以表示為一數(shù)學(xué)函數(shù)，也可以是一系列任意波形值。可單獨(dú)控制的一系列任意波形值，例如可以表示為存儲(chǔ)器陣列，在其中能單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)值，可以被表示為一系列的δ函數(shù)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用一系列模擬振蕩器，其中幅度和相位可調(diào)節(jié)，并通過(guò)加合振蕩器和直流偏置電壓的輸出生成波形。包括適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電子器件以將波形信號(hào)連接到調(diào)諧換能器或調(diào)諧材料。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用了調(diào)諧波形，該調(diào)諧響應(yīng)波形從調(diào)諧元件的固有動(dòng)態(tài)性改變?cè)撜{(diào)諧元件以獲得調(diào)諧響應(yīng)，該響應(yīng)優(yōu)選通過(guò)改善以下至少一種以用于成像：掃頻重復(fù)率、掃頻速度、掃頻加速度、掃頻范圍、掃描的線性和掃頻占空比。在最一般的情況下，優(yōu)選實(shí)施例確定了調(diào)諧響應(yīng)以提高oct成像性能?？梢允褂迷S多不同的驅(qū)動(dòng)波形來(lái)驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的可調(diào)諧源。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)學(xué)模型的調(diào)諧軌跡可被優(yōu)化，產(chǎn)生的優(yōu)化模型的驅(qū)動(dòng)波形施加到實(shí)驗(yàn)裝置。本方法也適用于某些調(diào)諧元件動(dòng)態(tài)特性并且當(dāng)該模型接近地匹配實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)特性。還可以在優(yōu)化回路中實(shí)驗(yàn)性地以可調(diào)諧源優(yōu)化波形。在任一情況下，對(duì)波形進(jìn)行參數(shù)化并應(yīng)用于模型或?qū)嶒?yàn)硬件?？梢允謩?dòng)調(diào)節(jié)波形的參數(shù)。而在優(yōu)選實(shí)施例中，波形的參數(shù)通過(guò)優(yōu)化算法調(diào)節(jié)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例通過(guò)利用監(jiān)控器2230測(cè)量自vcl的輸出發(fā)射的光學(xué)性能，以及調(diào)節(jié)到達(dá)用于驅(qū)動(dòng)vlc2240的調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器2220的軌跡，來(lái)自動(dòng)操作波形合成，如圖22所示。調(diào)節(jié)步驟可以通過(guò)一個(gè)控制器2210進(jìn)行，該控制器將監(jiān)測(cè)信號(hào)作為輸入，并使用監(jiān)測(cè)信號(hào)中的信息來(lái)調(diào)節(jié)波形。所述控制器可以是能夠計(jì)算出正確的修正的處理器、fpga、微控制器、模擬電路或其它電子電路。該控制器可被嵌在調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器中或可以是外部的計(jì)算單元。該控制器也可以是計(jì)算機(jī)，連接到或者與oct成像系統(tǒng)通信。圖23示出了合成圖22中的反饋裝置給定波形的一種方法的流程圖。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例使用一種方法合成驅(qū)動(dòng)波形，該方法包括：將所述調(diào)諧波形表達(dá)為可調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)的值的函數(shù)以創(chuàng)建調(diào)諧波形表達(dá)式2310，將所述調(diào)諧波形應(yīng)用到調(diào)諧元件或可調(diào)諧源動(dòng)態(tài)性的數(shù)學(xué)模型以產(chǎn)生至少一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或模擬的波長(zhǎng)掃描2320，計(jì)算基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量或模擬的波長(zhǎng)掃描的性能度量或目標(biāo)函數(shù)的值2330，以及調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)的值以優(yōu)化性能度量的值或目標(biāo)函數(shù)2340。一般情況下，該方法重復(fù)該步驟多次作為具有一個(gè)調(diào)節(jié)或校正的優(yōu)化過(guò)程的一部分，對(duì)于每一次迭代應(yīng)用于輸入?yún)?shù)，直到滿足終止標(biāo)準(zhǔn)2350。在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)計(jì)目標(biāo)是最通常地示為要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)或性能度量。約束還可以被應(yīng)用到系統(tǒng)的輸入和輸出上并包括在目標(biāo)函數(shù)或作為對(duì)優(yōu)化過(guò)程的約束。另外，還可以結(jié)合多個(gè)性能度量以形成多目標(biāo)的性能度量。波形可以用數(shù)學(xué)等式，或僅僅是以數(shù)據(jù)陣列，或以可調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)點(diǎn)的組來(lái)表示，其中在數(shù)據(jù)陣列中的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為可調(diào)節(jié)的。一個(gè)實(shí)施例使用包括基本函數(shù)的組合的調(diào)諧波形，所述調(diào)諧波形改變自調(diào)諧元件的固有動(dòng)態(tài)性的調(diào)諧元件的調(diào)諧響應(yīng)。等式4示出一種通用的電壓波形v的表示，作為時(shí)間t的函數(shù)，即n基函數(shù)的組合bt(t)，其中，每個(gè)ai是第i個(gè)基礎(chǔ)函數(shù)的基礎(chǔ)系數(shù)并作為調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)定義所述驅(qū)動(dòng)波形。v(t)＝a1b1(t)+a2b2(t)+a3b3(t)+…+anbn(t)等式4用于合成驅(qū)動(dòng)波形的方法可以包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括一dc偏移值作為可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)。用于合成驅(qū)動(dòng)波形的方法可包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括具有不同頻率的正弦函數(shù)的求和，所述正弦函數(shù)具有可調(diào)節(jié)振幅和相位作為可調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)，或者等效地包括正弦和余弦函數(shù)，該正弦和余弦函數(shù)具有固定相，以通過(guò)平衡正弦和余弦的相對(duì)貢獻(xiàn)來(lái)提供相位可調(diào)節(jié)性。用于合成驅(qū)動(dòng)波形的方法可以包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括具有可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)的啁啾余弦函數(shù)。用于合成驅(qū)動(dòng)波形的方法可以包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括以控制點(diǎn)作為可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)的樣條函數(shù)。在更一般的情況下，合成驅(qū)動(dòng)波形的方法可包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括以輸入值作為可調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)，包括但不限于所選擇的一個(gè)或多個(gè)：平方根函數(shù)、第n級(jí)方根函數(shù)(其中n是整數(shù)、小數(shù)、或分?jǐn)?shù)值)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、平方函數(shù)、第n功率函數(shù)(其中n是整數(shù)、小數(shù)、或分?jǐn)?shù)值)、三角函數(shù)、階梯函數(shù)、脈沖函數(shù)、伽馬函數(shù)，高斯函數(shù)，線性函數(shù)、三角函數(shù)、分段函數(shù)，以及信號(hào)表示領(lǐng)域已知的其它函數(shù)。在最一般的情況下，合成驅(qū)動(dòng)波形的方法包括表達(dá)式，該表達(dá)式包括以輸入值作為可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)。可以實(shí)施許多可能的數(shù)學(xué)函數(shù)。接下來(lái)是一些實(shí)際的例子。等式5示出了與正弦函數(shù)的和結(jié)合的dc值。正弦函數(shù)的頻率是掃頻重復(fù)率ω和諧波的基頻：v(t)＝a1+a2sin(ωt+a3)+a4sin(2ωt+a5)+a6sin(3ωt+a7)+...+an-1sin((n/2-1)ωt+an)等式5補(bǔ)償該致動(dòng)力的電壓平方項(xiàng)(參見(jiàn)圖3)，這將有益于計(jì)算電壓作為平方根的數(shù)學(xué)函數(shù)，如等式6所示，為了改善收斂速率。另一有用的波形包含分段級(jí)聯(lián)的啁啾余弦函數(shù)，如等式7所示，用于產(chǎn)生在圖16a、16b、19和20所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。m個(gè)分段中的每個(gè)波形由啁啾余弦函數(shù)和選擇的參數(shù)an,sn,pn,ln,dn和en定義，使得函數(shù)曲線平滑，以及使得其在邊界具有更高階導(dǎo)數(shù)。其中an是第n個(gè)組合波形的相對(duì)幅度，sn是用于第n個(gè)組合波形的功率方面(powerterm)的相移因子，ln是第n個(gè)組合波形持續(xù)的比例因子，dn是第n個(gè)組合波形的相對(duì)的相位延遲因子，pn為第n個(gè)組合波形的功率因子，en為第n個(gè)組合波形的相對(duì)偏置，tn為m個(gè)啁啾余弦函數(shù)中每一個(gè)的分段切換時(shí)間，t表示時(shí)間：v(t)＝vdc+vac·vp(t)等式7其中在由等式7所描述的上述方法中，tm通常等于驅(qū)動(dòng)波形的周期，當(dāng)t≥tm時(shí)，t復(fù)位到零以重復(fù)波形。vdc為直流偏置術(shù)語(yǔ)，且vac為重復(fù)波形(repetitivewaveform)分量vp(t)的比例因子。如圖16和19所示，可包括對(duì)波形的微擾(smallperturbation)以抵消在mems致動(dòng)器中的諧振以獲得優(yōu)選的掃頻行為?？纱_定一調(diào)諧元件的動(dòng)態(tài)性的數(shù)學(xué)模型，使得該數(shù)學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)基本相同。數(shù)學(xué)模型可以來(lái)源于第一原理與建模參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)以匹配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。該數(shù)學(xué)模型也可通過(guò)使用系統(tǒng)識(shí)別的方法獲得。一種有用的建模方法從運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域使用子空間識(shí)別方法，在不同的偏轉(zhuǎn)位置識(shí)別線性近似模型，以及內(nèi)插該線性模型作為調(diào)諧位置的函數(shù)。作為用于合成波形方法的一部分，該波形可應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)裝置或模型以確定或預(yù)測(cè)所述波長(zhǎng)調(diào)諧響應(yīng)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，性能度量與波長(zhǎng)調(diào)諧響應(yīng)相關(guān)聯(lián)。例如，在oct中，期望將最大峰值條紋頻率最小化，以對(duì)于采集系統(tǒng)帶寬上給定的約束條件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離成像。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在調(diào)諧元件掃頻時(shí)，來(lái)自監(jiān)視器的實(shí)驗(yàn)測(cè)量是來(lái)自所述可調(diào)諧光源發(fā)射的干涉條紋。條紋的過(guò)零點(diǎn)表示相等波數(shù)間隔的位置。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例定義了性能度量為時(shí)間上的最小的光學(xué)干涉條紋過(guò)零點(diǎn)間隔或其等同物，其最大程度地減少條紋速度。條紋速率也可以從應(yīng)用到條紋數(shù)據(jù)的希爾伯特變換來(lái)確定。類似地，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用最大峰值條紋頻率作為被最小化的度量。給定估計(jì)的條紋頻率向量(其中，該估計(jì)是從實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)測(cè)量或從掃頻的成像部分中的模擬模型中計(jì)算出的)，以及可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)的向量，待最小化的性能度量g由給出。最小化干涉條紋頻率本身不足以定義優(yōu)化目標(biāo)，因?yàn)閮?yōu)化器將驅(qū)使波長(zhǎng)掃描范圍降低到零以最小化條紋頻率。因此需要要求優(yōu)化器在優(yōu)化期間最低程度地覆蓋期望的掃頻范圍。理想的開(kāi)始(短的)和結(jié)束(長(zhǎng)的)波長(zhǎng)可以分別定義為和并且包括在優(yōu)化中作為約束。例如，可采用約束數(shù)值優(yōu)化的外罰方法，其中和且其中和由實(shí)驗(yàn)測(cè)量或由開(kāi)始和結(jié)束波長(zhǎng)的估計(jì)決定。將性能度量與補(bǔ)償函數(shù)和可調(diào)節(jié)的懲罰參數(shù)c結(jié)合，目標(biāo)函數(shù)變?yōu)楫?dāng)可調(diào)節(jié)懲罰參數(shù)c的值增大，外罰函數(shù)的效果變得越顯著。在最小化峰值條紋頻率和獲得如公式表示的理想掃頻范圍之間存在平衡。通常，c值逐步增大直到實(shí)現(xiàn)足夠的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。在實(shí)踐中，設(shè)置和略微超過(guò)所需的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍，從而可以使用中等的c值調(diào)諧范圍而仍然達(dá)到調(diào)諧范圍目標(biāo)。外罰函數(shù)方法的通常的形成已進(jìn)行了描述。其它優(yōu)化方法，包括用于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的外部補(bǔ)償方法的其它形成，內(nèi)部補(bǔ)償方法，及其它方法也屬于本發(fā)明的范圍。替代地，可確定預(yù)定軌跡，且可將模型或?qū)嶒?yàn)的跟蹤誤差最小化作為性能量度。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例定義所需的響應(yīng)軌跡，并且作用以在實(shí)驗(yàn)響應(yīng)軌跡和所需的響應(yīng)軌跡之間最大程度減少跟蹤誤差。軌跡可以相對(duì)于波長(zhǎng)或波數(shù)來(lái)定義。由于mems可調(diào)諧vcsel調(diào)諧波長(zhǎng)與致動(dòng)器位移成比例，為方便起見(jiàn)，波長(zhǎng)被用于此實(shí)例中，然而相對(duì)于波數(shù)存在等同的公式化，且這兩種方法可互換使用。所需軌跡應(yīng)該考慮致動(dòng)器動(dòng)力學(xué)中相對(duì)于最大速度、最大加速度和驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的最大轉(zhuǎn)換速率限制。所需軌跡相對(duì)于位置也應(yīng)該是平滑的(連續(xù)導(dǎo)數(shù))。為避免在mems致動(dòng)器中引起諧振，所需軌跡在例如速度和加速度位置的高階導(dǎo)數(shù)也應(yīng)是平滑的。已經(jīng)在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了許多方法用于產(chǎn)生有效的軌跡，以在靈活致動(dòng)系統(tǒng)中達(dá)到位置快速收斂或速度目標(biāo)。這些軌跡通過(guò)分段級(jí)聯(lián)以及考慮轉(zhuǎn)變點(diǎn)平滑及遵循速度和加速度的約束，例如，梯形輪廓，s-曲線、擺線、半余弦、多項(xiàng)式、和其它參數(shù)化曲線，獲得平滑性目標(biāo)。用于單向掃描的所需軌跡的示例將開(kāi)始和結(jié)束的波長(zhǎng)與波數(shù)中的恒定速度段聯(lián)合來(lái)實(shí)現(xiàn)掃頻的線性部分。在掃頻結(jié)束時(shí)，軌跡反轉(zhuǎn)方向，而不超過(guò)致動(dòng)器加速度極限。掃頻的回掃部分返回所述mems調(diào)諧元件到略超過(guò)起始波長(zhǎng)位置的位置上，使得mems調(diào)諧元件可以再次反向并加速至下一個(gè)恒定速度波數(shù)掃頻開(kāi)始所需要的速度和位置。給出實(shí)驗(yàn)波長(zhǎng)軌跡理想的波長(zhǎng)的軌跡跟蹤誤差向量可以形成為優(yōu)化的性能度量即跟蹤誤差向量尺寸的測(cè)量被定義。一個(gè)可能的度量是平方差之和(ssd)，它是在l2模的平方形式。用于將ssd測(cè)量應(yīng)用到誤差向量的最優(yōu)化度量將是：較高功率的模(norm)，包括無(wú)窮模，也可以用來(lái)增加與高的跟蹤誤差相關(guān)的跟蹤處罰。對(duì)理想軌跡的任意接近度的量度可以作為度量，包括但不限于最大跟蹤誤差，跟蹤誤平方差之和，以及跟蹤誤差上的任何模。也可以應(yīng)用不同的加權(quán)到掃頻的不同部分。例如，使用加權(quán)系數(shù)或加權(quán)函數(shù)可以加重掃頻的成像部分的區(qū)域使其權(quán)重高于周轉(zhuǎn)和回掃的區(qū)域，由此強(qiáng)調(diào)掃頻的成像部分的跟蹤質(zhì)量。如果波形的解析產(chǎn)生超過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備容量的電壓，則對(duì)于微擾的靈敏度，例如與許多優(yōu)化算法相關(guān)聯(lián)的有限差擾動(dòng)，將會(huì)削弱，這會(huì)減小優(yōu)化處理的有效性。在優(yōu)化期間，限制由驅(qū)動(dòng)波形表達(dá)式所產(chǎn)生的輸出電壓有利于避免飽和電壓放大器的飽和和避免產(chǎn)生負(fù)電壓。分別給出最大和最小電壓vmax和vmin和波形中的電壓的向量，額外的約束可包括在優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中。最大和最小約束函數(shù)和可被定義和包括在目標(biāo)函數(shù)中：性能度量的計(jì)算需要掃頻軌跡的估計(jì)，或者掃頻軌跡特性的測(cè)量。當(dāng)調(diào)諧元件掃頻時(shí)，該測(cè)量通常可關(guān)聯(lián)于來(lái)自可調(diào)諧光源發(fā)射的或模擬輸出的波長(zhǎng)-時(shí)間響應(yīng)。監(jiān)控器包括在本發(fā)明中用于測(cè)量掃頻響應(yīng)。圖24示出了具有光學(xué)監(jiān)控器2410來(lái)測(cè)量vcl輸出的可調(diào)諧源的框圖。光學(xué)監(jiān)控器被稱為監(jiān)控檢測(cè)器，監(jiān)視模塊、或監(jiān)視器，在本申請(qǐng)中其全部等同。該監(jiān)控器使用從vcl輸出的一小部分光用于測(cè)量目的，并將光的大部分傳遞到oct干涉儀，用于成像目的。來(lái)自監(jiān)控器的關(guān)于掃頻的信息用于輸入到控制器2420，這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了一個(gè)波形軌跡2430被施加到實(shí)驗(yàn)裝置。圖24示出了直接監(jiān)控vcl的輸出。圖25示出了在放大2520前監(jiān)控2510vcl的輸出。直接監(jiān)控vcl的輸出或在放大之前，可提高測(cè)量，沒(méi)有來(lái)自放大器的ase的潛在影響。圖26示出了后放大2670后監(jiān)控2610vcl的輸出，其是理想的，如果來(lái)自放大器的ase沒(méi)有損害測(cè)量。圖26示出了監(jiān)控器2610和控制器2620，連接至波形發(fā)生器2630，調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器2640和電流驅(qū)動(dòng)器2650，用于vcl2660和光學(xué)放大器2670。該圖中所述波形發(fā)生器可以是d/a轉(zhuǎn)換器，而電流驅(qū)動(dòng)器2650可以從控制器被打開(kāi)或關(guān)閉，例如取消掃描。一般情況下，d/a轉(zhuǎn)換器和控制器可以被集成到調(diào)諧驅(qū)動(dòng)器。d/a轉(zhuǎn)換器和控制器還可以從電流驅(qū)動(dòng)器分離出來(lái)。d/a轉(zhuǎn)換器也可以包括在前或作為電流驅(qū)動(dòng)器的部件以為電流驅(qū)動(dòng)器提供波形產(chǎn)生能力。通常情況下，d/a轉(zhuǎn)換器和控制器可集成在電流驅(qū)動(dòng)器中或存在于電流驅(qū)動(dòng)器前面。圖27示出了用于測(cè)量作為監(jiān)控器部件的vcl源的調(diào)諧響應(yīng)的方法。波長(zhǎng)掃頻時(shí)，馬赫-曾德耳干涉儀產(chǎn)生干涉條紋，如圖27a所示。如果馬赫-曾德耳干涉儀是色散平衡的，則條紋過(guò)零點(diǎn)(或相位)表示相等的k(波數(shù))間隔。如果mzi的光路長(zhǎng)度是已知的或者已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)，則k間隔的尺寸也是已知的。如果mzi不是色散平衡的，如全光纖mzi，則該色散可被計(jì)算出或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，并且被用于估計(jì)k間隔。校準(zhǔn)信號(hào)可來(lái)自光纖布拉格光柵，如圖27b所示。用于此目的的fbg3340示于圖33中。對(duì)波長(zhǎng)校準(zhǔn)信號(hào)的同時(shí)采集，允許通過(guò)從校準(zhǔn)的波長(zhǎng)計(jì)算波數(shù)增量來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃頻相對(duì)于時(shí)間的絕對(duì)校準(zhǔn)。光纖布拉格光柵、法布里-珀羅濾波器、光柵和檢測(cè)器，或任何其它濾光器也可以用于產(chǎn)生波長(zhǎng)選擇信號(hào)。所述校準(zhǔn)信號(hào)也可以來(lái)自由光譜分析儀或其他頻譜分析裝置所獲得的掃頻頻譜的測(cè)量，如圖27c所示。如果該條紋不具有任何固定點(diǎn)(方向反轉(zhuǎn))，則最大和最小極限頻譜信號(hào)表示掃頻的開(kāi)始和結(jié)束波長(zhǎng)，波數(shù)單調(diào)地增加或減小以允許k間隔的直接計(jì)數(shù)從而校準(zhǔn)掃描軌跡。波長(zhǎng)校準(zhǔn)信號(hào)可以用a/d變換器獲得，即當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換器獲取mzi干涉條紋時(shí)定時(shí)測(cè)出(clockedoff)該信號(hào)。該校準(zhǔn)信號(hào)也可以來(lái)自計(jì)數(shù)電路，其相對(duì)于馬赫-曾德耳干涉條紋定位在時(shí)間上的信號(hào)。所獲取的數(shù)據(jù)可在處理或電子裝置中被過(guò)濾，以提高解決頻譜峰值的能力。不同的波長(zhǎng)測(cè)量法和實(shí)驗(yàn)裝置示于圖28中。光纖耦合器2810接收輸入光，并將光分成兩個(gè)路徑，每個(gè)路徑都由光電檢測(cè)器2820檢測(cè)，如圖28a所示。光纖耦合器的分光比與波長(zhǎng)相關(guān)。圖28b示出了光纖耦合器在1050nm附近運(yùn)行的傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)測(cè)量。通過(guò)耦合器的功率保存，使得隨著輸出1傳輸?shù)墓β式档?，輸?傳送的功率相應(yīng)地增加。從連接到光纖耦合器輸出的兩個(gè)檢測(cè)器d1，d2的輸出，規(guī)范化的傳感器測(cè)量sest以及功率估計(jì)pest可以作為時(shí)間t的函數(shù)被算出，其中光纖耦合器輸出對(duì)功率水平和檢測(cè)器g(sest)的波長(zhǎng)依賴性是不變的，如和pest(t)＝g(sest(t))*(d1(t)+d2(t)).傳感器測(cè)量sest和測(cè)量光的波長(zhǎng)間存在一對(duì)一關(guān)系，這可以通過(guò)所述傳感器和一組校準(zhǔn)點(diǎn)的波長(zhǎng)測(cè)量?jī)x器的輸出的實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)確定，如圖28c所示。給定傳感器測(cè)量時(shí)，則相應(yīng)的光的波長(zhǎng)可以通過(guò)圖28c中內(nèi)插數(shù)據(jù)確定，從而確定輸入光的波長(zhǎng)。知道光的波長(zhǎng)，使得檢測(cè)器增益相關(guān)的的波長(zhǎng)g(sest)，被計(jì)算出來(lái)。取得來(lái)自兩個(gè)檢測(cè)器和一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)檢測(cè)器信道允許記錄光的波長(zhǎng)的時(shí)間歷程。校準(zhǔn)傳感器測(cè)量的時(shí)間歷程中的點(diǎn)，使得能夠估計(jì)光波長(zhǎng)-時(shí)間，如圖28d實(shí)驗(yàn)性地所示。功率也可以類似地估計(jì)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在監(jiān)控器的波長(zhǎng)傳感器中使用光纖耦合器。其它使用波長(zhǎng)敏感分光器或?yàn)V波器實(shí)施波長(zhǎng)傳感器的方法也是可能的。波長(zhǎng)相關(guān)的濾波器可以將光的一部分傳輸?shù)降谝粰z測(cè)器和將其它部分的光反射到第二檢測(cè)器。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在波長(zhǎng)傳感器中使用由介電或多層涂層制成的濾波器。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括監(jiān)控檢測(cè)器，其包括波長(zhǎng)相關(guān)組件，用于將光分離作為進(jìn)入多個(gè)信道的波長(zhǎng)和所測(cè)量光的不同信道的相對(duì)功率的函數(shù)。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括監(jiān)控檢測(cè)器，其包括波長(zhǎng)相關(guān)組件，用于將光分離作為進(jìn)入多個(gè)信道的波長(zhǎng)和所測(cè)量光的不同信道的相對(duì)功率的函數(shù)，以估計(jì)掃頻的波長(zhǎng)-時(shí)間。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括監(jiān)控檢測(cè)器，其包括波長(zhǎng)相關(guān)耦合器、分束器或?yàn)V波器，用于將光分離作為進(jìn)入多個(gè)信道和兩個(gè)二極管檢波器的波長(zhǎng)的函數(shù)，以測(cè)量光的不同信道的相對(duì)功率，從而估計(jì)掃頻的波長(zhǎng)-時(shí)間。優(yōu)選實(shí)施例合成基于一組波形參數(shù)的波形，應(yīng)用該波形，計(jì)算出響應(yīng)上的性能度量，以及更新波形參數(shù)，其目標(biāo)是提高掃頻性能。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該步驟被重復(fù)多次，并且輸入?yún)?shù)由優(yōu)化算法調(diào)節(jié)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該步驟被重復(fù)多次，并且對(duì)于每一次迭代，對(duì)輸入?yún)⒖歼M(jìn)行修正。適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法可以選自任何值優(yōu)化領(lǐng)域中已知的許多優(yōu)化算法。在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)化算法可從以下的一個(gè)或多個(gè)中選擇：牛頓法、擬牛頓法、梯度下降、平行的隨機(jī)梯度下降、共軛梯度、遺傳算法、模擬退火算法、爬山算法、或數(shù)值優(yōu)化領(lǐng)域中已知的任何其它優(yōu)化算法。許多優(yōu)化算法在確定搜索方向向量和沿著該搜索方向向量執(zhí)行線搜索之間替換。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)化算法作為優(yōu)化的一部分，沿著搜索方向向量執(zhí)行線搜索。在一個(gè)實(shí)施例中，所述優(yōu)化處理掃頻源運(yùn)行時(shí)持續(xù)進(jìn)行，不斷嘗試提高性能并保持所需的軌跡。在另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化算法迭代直到滿足終止準(zhǔn)則。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化在工廠中oct儀器出售之前執(zhí)行，以獲得所需的掃頻軌跡或軌跡。該波形被保存和儀器在現(xiàn)場(chǎng)重放波形。在另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化算法在使用成像系統(tǒng)期間迭代，產(chǎn)生一個(gè)新的所需的調(diào)諧軌跡。這可發(fā)生在儀器售后用戶應(yīng)用或手頭成像任務(wù)需要時(shí)?？烧{(diào)諧源可在不同的環(huán)境條件下運(yùn)行。也可能是可調(diào)諧源中的部件可能老化。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)化算法在使用成像系統(tǒng)期間迭代，以補(bǔ)償對(duì)調(diào)諧元件動(dòng)態(tài)性的改變。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，波形被合成和存儲(chǔ)用于回放，如果致動(dòng)器動(dòng)力學(xué)不隨時(shí)間變化或環(huán)境條件改變，該方法適用。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)化處理在運(yùn)行或部署期間被執(zhí)行，以在動(dòng)力學(xué)改變下保持所需的軌跡或產(chǎn)生新的軌跡，可能在運(yùn)行中?？梢愿袦y(cè)掃頻性能的變化并且對(duì)驅(qū)動(dòng)波形做小的修改，以補(bǔ)償而不進(jìn)行完全的優(yōu)化。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用閉合環(huán)路控制，以在環(huán)境變化、溫度的變化、內(nèi)部充電、設(shè)備老化，或任何其它對(duì)裝置的致動(dòng)或動(dòng)力學(xué)干擾下保持所需的掃頻軌跡。更具體地，優(yōu)選實(shí)施例采用具有閉環(huán)控制的可調(diào)諧激光器，以保持所需的掃描軌跡存在環(huán)境變化、溫度變化、內(nèi)部充電、設(shè)備老化，或其它干擾，所述閉環(huán)控制讀取對(duì)波長(zhǎng)敏感的觸發(fā)信號(hào)，并通過(guò)改變單個(gè)或小的波形參數(shù)的子集，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整vcl源的調(diào)諧機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器或傳感器的驅(qū)動(dòng)波形。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在閉合環(huán)路中改變作為波形參數(shù)的驅(qū)動(dòng)波形的dc電壓。可能的是，可調(diào)諧源的部件在運(yùn)行期間產(chǎn)生電荷。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用調(diào)諧元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其可反轉(zhuǎn)電氣極性，以補(bǔ)償或抵消致動(dòng)器電氣充電的影響。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例通常使用激光器中的調(diào)諧元件，它的設(shè)計(jì)能阻止充電。如上所述，可以結(jié)合多個(gè)單個(gè)的度量值用于多目標(biāo)優(yōu)化。優(yōu)選實(shí)施例的方法包括該性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括在掃頻期間所述最大峰值的波數(shù)速度或其等同物的情況。該方法包括性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括最大峰值光學(xué)干涉條紋頻率或其等同物的情況。該方法包括性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括在時(shí)間上的最小光學(xué)條紋過(guò)零點(diǎn)間隔頻率或其等同物的情況。優(yōu)選實(shí)施例的方法包括性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括掃頻線性化的程度相對(duì)于波數(shù)-時(shí)間或其等同物的情況。該方法包括性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括掃頻的占空比或其等同物的情況。該方法包括性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括掃頻范圍或其等同物的情況。該方法性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括實(shí)驗(yàn)或模擬掃頻軌跡間差的測(cè)量及所需掃頻軌跡或其等同物的情況。該方法包括這樣的情形，其中性能度量或目標(biāo)函數(shù)包括實(shí)驗(yàn)或模擬掃頻軌跡間差的測(cè)量和所需的掃描軌跡，其中對(duì)所需軌跡的任意接近度的量度可以作為度量，包括但不限于最大跟蹤誤差，跟蹤誤差的平方差之和，及跟蹤誤差上的任意模，或其等同物。頻譜包絡(luò)成形波長(zhǎng)掃頻的頻譜包絡(luò)以及相關(guān)的干涉條紋確定oct軸向點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(psf)的形狀，如圖4d和4e所示。圖4d和4e所示的情形1中，如果在掃頻的開(kāi)始或結(jié)束頻譜包絡(luò)具有銳利的或硬邊緣的過(guò)渡，則產(chǎn)生顯著旁瓣。這些旁瓣在oct數(shù)據(jù)中產(chǎn)生偽影(artifact)，可誤導(dǎo)關(guān)于oct數(shù)據(jù)的解釋，并且可能導(dǎo)致圖像處理分割錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤的距離或厚度測(cè)量。通過(guò)將包絡(luò)頻譜成形為近似高斯分布或許多開(kāi)窗、切趾法的任一個(gè)，或錐形函數(shù)，如漢明、漢寧、余弦、布萊克曼、納托爾、或本領(lǐng)域已知的任何信號(hào)處理領(lǐng)域已知的開(kāi)窗函數(shù)可以減小旁瓣。將頻譜包絡(luò)成形為一個(gè)近似高斯函數(shù)，如圖4d和4e中情形2所示，相比于情形1，顯著降低了旁瓣。將高斯包絡(luò)變窄來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)始和結(jié)束邊緣轉(zhuǎn)變到接近零的平滑過(guò)渡，進(jìn)一步減少了旁瓣，如圖4d和4e的情形3所示。而隨著切趾的增加，oct軸向分辨率的逐漸損失，如圖4f所示。通常情況下，頻譜與切趾的漸進(jìn)的成形，導(dǎo)致旁瓣的減少，但代價(jià)是oct的軸向分辨率。然而，如果頻譜包絡(luò)在短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)之間平衡不好，或有浸入所述頻譜，頻譜成形可通過(guò)獲得更優(yōu)先的頻譜形狀和頻譜寬度來(lái)降低旁瓣并提高oct軸向分辨率。在后處理中使用數(shù)字技術(shù)成形頻譜包絡(luò)在oct系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。然而，在oct成像的情況下，其中存在最大允許的樣本上的曝光，在后處理中成形頻譜必然導(dǎo)致未達(dá)最佳標(biāo)準(zhǔn)的oct靈敏度，因?yàn)榍兄悍ㄖ?apodization)衰減后(attenuated)的掃頻區(qū)域中的過(guò)量的光被視為曝光，從而減少了應(yīng)用到掃頻中較小切趾區(qū)域的實(shí)際的光量。因此優(yōu)先在光源成形頻譜，從而從樣本返回的光已經(jīng)是優(yōu)選的頻譜形狀。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括至少一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)器，其能夠影響波長(zhǎng)掃頻的頻譜包絡(luò)。該電流驅(qū)動(dòng)器激發(fā)可調(diào)諧源中的增益材料，以控制輸出發(fā)射水平。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電流驅(qū)動(dòng)器連接到可調(diào)諧源中的泵。在另一實(shí)施例中，該電流驅(qū)動(dòng)器直接激發(fā)vcl增益材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，該電流驅(qū)動(dòng)器激發(fā)光放大器中的增益材料。在掃頻中適當(dāng)調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)器中的電流允許頻譜掃描包絡(luò)的成形?？梢允褂迷S多不同的電流驅(qū)動(dòng)器實(shí)施。優(yōu)選實(shí)施例具有具有低噪聲的電流驅(qū)動(dòng)器來(lái)減少激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲(relativeintensitynoise，rin)。在期望成形增益或輸出頻譜作為實(shí)踐函數(shù)的情況下，至增益材料的電流可以與掃頻同步地改變。在這種情況下，理想的是電流驅(qū)動(dòng)器具有高的帶寬以支持頻譜包絡(luò)的動(dòng)態(tài)成形直至儀器的最高掃頻重復(fù)率。所期望的包絡(luò)成形取決于oct成像或者測(cè)量應(yīng)用。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)器的輸出電流作為時(shí)間的函數(shù)，以在頻譜上對(duì)輸出發(fā)射成形而減少oct的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)旁瓣。光的吸收取決于樣本的特性。例如，眼睛的玻璃體中的水吸收光作為波長(zhǎng)的函數(shù)。為了保持好的軸向分辨率，期望預(yù)成形自樣本臂的光的頻譜以補(bǔ)償樣本的性質(zhì)，使從樣本返回的光對(duì)于oct的軸向分辨率和oct的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的旁瓣性能具有所需頻譜組成。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)器的輸出電流作為時(shí)間的函數(shù)，以在頻譜上對(duì)輸出發(fā)射成形而補(bǔ)償樣本的光學(xué)性能。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)器的輸出電流作為時(shí)間的函數(shù)，以在頻譜上對(duì)輸出發(fā)射成形，而當(dāng)有曝光極限時(shí)優(yōu)化對(duì)樣本的曝光。當(dāng)正向和反向掃頻均用于成像時(shí)，對(duì)于正向和反向的頻譜包絡(luò)均可被單獨(dú)地優(yōu)化。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用正向和反向掃頻用于成像，優(yōu)選的頻譜包絡(luò)獨(dú)立地用于每一個(gè)掃頻方向。當(dāng)僅正向或反向掃頻被用來(lái)成像，電流驅(qū)動(dòng)器的輸出電流調(diào)節(jié)為時(shí)間的函數(shù)來(lái)取消所述可調(diào)諧源正向或反向的掃頻是有利的。取消正向或反向掃頻來(lái)單向掃頻成像可減少與樣本的累積或平均曝光，從而允許功率集中在掃頻的有效部分。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以掃頻或所取消掃頻的一部分成像。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例以掃頻或取消的掃頻的一部分成像以減小到樣本的曝光。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例僅運(yùn)行正向掃頻用于成像。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例僅運(yùn)行反向掃頻用于成像。當(dāng)樣本的曝光是不考慮的，就不需要取消未使用的掃頻。當(dāng)電流驅(qū)動(dòng)器以恒定電流被驅(qū)動(dòng)時(shí)，如果可調(diào)諧源的輸出的頻譜包絡(luò)是滿足的，沒(méi)必要通過(guò)電流控制執(zhí)行頻譜成形。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例運(yùn)行電流驅(qū)動(dòng)器，使得該電流驅(qū)動(dòng)器的輸出電流在時(shí)間上固定。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例自動(dòng)地基于可調(diào)諧源的輸出發(fā)射的測(cè)量確定到電流驅(qū)動(dòng)器的電流分布。輸出測(cè)量可來(lái)自本發(fā)明的監(jiān)控器部分。該調(diào)節(jié)可由控制器將監(jiān)控器信號(hào)作為輸入并使用監(jiān)控器信號(hào)中的信息以調(diào)節(jié)波形來(lái)進(jìn)行。該控制器可為可計(jì)算出適當(dāng)修正的處理器、fpga、微控制器、模擬電路或其它電子電路。該控制器可嵌入在電流驅(qū)動(dòng)器中或?yàn)橥獠康挠?jì)算單元。該控制器也可以是計(jì)算機(jī)，連接到oct成像系統(tǒng)的處理單元。圖29示出了用于自動(dòng)地確定適當(dāng)電流分布的方法的示意圖。相對(duì)于可調(diào)節(jié)的輸入?yún)?shù)電流分布確定。初始化輸入?yún)?shù)2910。輸入?yún)?shù)的初始值可基于先前的經(jīng)驗(yàn)，最好的推測(cè)為，相同值的全部常數(shù)或全部零。其它初始化值是可能的，但通常優(yōu)先選擇接近解(solution)的一組初始化值以減少優(yōu)化的時(shí)間。優(yōu)化算法調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)2960的值，計(jì)算出電流軌跡2920，將電流軌跡應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)裝置2930，以及獲得響應(yīng)2940。然后在試驗(yàn)響應(yīng)上計(jì)算出性能度量2950。如果終止要求得到滿足，則優(yōu)化停止2970。如果終止準(zhǔn)則不滿足，則優(yōu)化繼續(xù)進(jìn)行2960。如果相比于所需的掃頻包絡(luò)軌跡電流驅(qū)動(dòng)器的帶寬足夠快，則該電流驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性可被忽略，優(yōu)化可被簡(jiǎn)化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電流驅(qū)動(dòng)器波形參數(shù)為一系列樣本點(diǎn)。每一個(gè)樣本點(diǎn)輸入到連接至電流驅(qū)動(dòng)器的d/a轉(zhuǎn)換器，其中波形表示為樣本點(diǎn)的向量并且實(shí)施為作為計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中的陣列。波形應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)裝置和記錄的響應(yīng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，條紋的包絡(luò)由希耳伯特變換施加的mzi條紋確定。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，條紋的包絡(luò)從波長(zhǎng)的傳感器來(lái)確定，如圖28所示，其中作為時(shí)間函數(shù)的條紋的功率由適當(dāng)量度的兩個(gè)檢測(cè)器的測(cè)量確定。確定包絡(luò)的其它方法包括在本發(fā)明中。給出理想的條紋包絡(luò)向量和實(shí)驗(yàn)條紋包絡(luò)誤差向量可以由計(jì)算出。如果驅(qū)動(dòng)波形d/a和傳感器a/d的采樣速率是相同的，則更新到樣本點(diǎn)的向量可使用增益α在迭代i上計(jì)算出，誤差為：較大的增益α導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)波形軌跡在每個(gè)迭代上的快速和大的更新，但是可在解周圍引起震蕩。較小的增益值導(dǎo)致較慢的初始收斂，但防止在解周圍振蕩。如果電流驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性是顯著的，則與電流驅(qū)動(dòng)器動(dòng)態(tài)性相關(guān)的相位延遲可被包括在更新中，通過(guò)在時(shí)間上移位誤差向量作為頻率的函數(shù)。其它波形參數(shù)化和優(yōu)化算法，如所描述的用于驅(qū)動(dòng)波形合成的那些包含于本發(fā)明中?？梢允褂脝蝹€(gè)波長(zhǎng)的傳感器來(lái)測(cè)量vcl輸出的性能和放大輸出的性能，如圖30a所示。具有高功率分光比的耦合器3010引導(dǎo)大部分光從vcl3080到光放大器3020。來(lái)自vcl3080的光的剩余部分用于診斷，被導(dǎo)向至合成耦合器3030，其又連接到在波長(zhǎng)傳感器3050中使用的耦合器3040。類似地，連接至光放大器3020輸出端的耦合器3060將大部分的光導(dǎo)向oct成像系統(tǒng)。其余的光被導(dǎo)向組合器3030的輸入端?？梢允褂每蛇x的衰減器3070，以近似地將vcl3080和光放大器3020的功率匹配到檢測(cè)器。當(dāng)電流驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉時(shí)，光放大器對(duì)傳感器的測(cè)量不起作用，vcl的輸出被直接測(cè)量。該測(cè)量可以提供關(guān)于掃頻軌跡和所述vcl的輸出功率相對(duì)于時(shí)間的信息。掃描軌跡的知識(shí)和功率-時(shí)間允許計(jì)算出vcl發(fā)射的功率-波長(zhǎng)。從監(jiān)測(cè)器dl和d2測(cè)量的時(shí)間歷程僅以vcl有源記錄并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。當(dāng)光放大器被接通時(shí)，傳感器測(cè)量vcl和光放大器的組合輸出。vcl與光放大器組合的時(shí)間歷程可被記錄。通過(guò)減去先前存儲(chǔ)的僅對(duì)于從vcl與光放大器結(jié)合的測(cè)量中的vcl測(cè)量的時(shí)間歷程，可以確定放大器輸出的貢獻(xiàn)。關(guān)于放大輸出的功率-時(shí)間和波長(zhǎng)-時(shí)間的信息，使得能夠估計(jì)條紋包絡(luò)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用從波長(zhǎng)傳感器獲得的信息，以計(jì)算掃頻軌跡，用于在驅(qū)動(dòng)波形優(yōu)化中使用。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用從波長(zhǎng)傳感器獲得的信息，以計(jì)算條紋包絡(luò)分布，用于在電流驅(qū)動(dòng)器波形優(yōu)化中使用。從波長(zhǎng)傳感器獲得的信息可以用于診斷目的，以檢測(cè)vcl或放大器中的改變。圖30b示出了波長(zhǎng)傳感器如何被連接至具有相對(duì)低速a/d和d/a能力的fpg，以實(shí)施驅(qū)動(dòng)波形軌跡和電流驅(qū)動(dòng)器軌跡優(yōu)化。圖30b示出了fpga用作計(jì)算單元，但可以使用能夠執(zhí)行優(yōu)化算法的多個(gè)處理器或控制器中的任何一個(gè)。oct成像系統(tǒng)和成像樣式自可調(diào)諧源3110的光被導(dǎo)向至監(jiān)控模塊3120和oct成像干涉儀3130，如圖31所示。在此特定實(shí)施例中，光學(xué)時(shí)鐘產(chǎn)生和掃頻觸發(fā)被集成在監(jiān)控模塊中。優(yōu)選的干涉儀設(shè)計(jì)取決于工作波長(zhǎng)、成本限制和特定的oct成像應(yīng)用。用于oct成像的常用的配置為邁克耳遜干擾儀。圖2示出了兩個(gè)示例干擾儀設(shè)計(jì)，而許多可替代的干涉儀設(shè)計(jì)和實(shí)施都是可能的。圖2a所示，對(duì)干涉儀設(shè)計(jì)的第一優(yōu)選實(shí)施例使用具有第一耦合器210的光纖耦合器，該第一耦合器210將自波長(zhǎng)掃頻光源的光分光進(jìn)入光纖路徑到樣本臂250和進(jìn)入光纖路徑到參考臂260。從樣本臂250返回的光通過(guò)第一耦合器210返回到第二耦合器240，第二耦合器還接收自參考臂260的光。光在第二耦合器干涉且被導(dǎo)向檢測(cè)器270以獲取干涉圖。干涉圖案或干涉圖包含自樣本的深度編碼的反射率信息。如果沒(méi)有限制樣本上的曝光程度，使用具有50％(50：50)分光比的第一耦合器來(lái)優(yōu)化oct成像儀器靈敏度是理想的。如果在樣本和可用的掃頻源功率上有曝光限制，可通過(guò)使用具有不相等的分光比的第一耦合器增加收集效率和相關(guān)的oct儀器靈敏度。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用包括具有分光比大于60:40的光纖耦合器的干涉儀以提高效率，更高比率路徑連接樣本臂至第二耦合器。自樣本的光因此被優(yōu)先導(dǎo)向檢測(cè)器，對(duì)應(yīng)于低比率側(cè)的光被導(dǎo)回到所述源且相對(duì)于檢測(cè)有損失。連接至檢測(cè)器的第二耦合器的分光比優(yōu)選地接近50:50，響應(yīng)則為在工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)波長(zhǎng)被展平以消除rin和平衡信號(hào)。這一基本設(shè)計(jì)的干涉儀適用于所有波長(zhǎng)。設(shè)計(jì)在1050nm波長(zhǎng)處運(yùn)行的該配置的干涉儀設(shè)計(jì)的詳細(xì)說(shuō)明示于圖32中。在某些波長(zhǎng)處，如1310nm處，循環(huán)器具有非常高的效率。因此優(yōu)選使用具有循環(huán)器220、230的干涉儀以提高到檢測(cè)器的光收集效率，如圖2b所示。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用包括一個(gè)或多個(gè)循環(huán)器的干涉儀以提高效率。設(shè)計(jì)在1310nm波長(zhǎng)處運(yùn)行的使用循環(huán)器的該配置的干涉儀設(shè)計(jì)的詳細(xì)說(shuō)明示于圖33中。其它使用循環(huán)器的設(shè)計(jì)也是可能的。在本發(fā)明中，干涉儀可被構(gòu)造為超出所示的許多不同的配置。而干涉儀從參考臂和樣本臂干涉光的任何配置包括在本發(fā)明中。干涉儀的參考臂在干涉儀中產(chǎn)生光程延遲。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，參考臂包含反射鏡，以產(chǎn)生參考光程長(zhǎng)度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，參考臂包含光纖環(huán)，以產(chǎn)生參考光程長(zhǎng)度。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一種常用的路徑干涉儀設(shè)計(jì)被用于產(chǎn)生參考臂信號(hào)，其中樣本臂光和參考臂光共有共同的光程。在通過(guò)位于沿著樣本臂的反射表面獲得參考反射的情況下，樣本臂可充當(dāng)參考臂。當(dāng)樣本臂和參考臂共有共同的路徑時(shí)，反射表面還可以位于樣本臂外側(cè)，例如通過(guò)使用玻璃蓋玻片或窗觸摸或接近樣本成像。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，參考臂包含空氣通道，以產(chǎn)生參考光程長(zhǎng)度。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括參考臂，其中參考臂光程延遲或光程長(zhǎng)度是可調(diào)節(jié)的。調(diào)節(jié)光程長(zhǎng)度的方式示例為移動(dòng)參考反射鏡、改變對(duì)準(zhǔn)器間的距離、包括光纖長(zhǎng)度、改變折射率，或任何其它改變光程長(zhǎng)度的方法。本發(fā)明的oct干涉儀可由大體積光學(xué)干涉儀或由光纖干涉儀或由大體積光學(xué)元件和光纖元件的組合構(gòu)建。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的oct干涉儀設(shè)計(jì)將干涉光導(dǎo)向一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器，該光檢測(cè)器將從自光學(xué)干涉儀的光的干涉條紋信號(hào)轉(zhuǎn)換為電模擬信號(hào)。該檢測(cè)器通常包括光電二極管和互阻抗放大器以將自該光電二極管的電流轉(zhuǎn)換為電壓。自oct系統(tǒng)的模擬信號(hào)包含關(guān)于在查詢點(diǎn)處的樣本的反射率相對(duì)于深度的干涉編碼信息。本發(fā)明的高掃頻速度和長(zhǎng)成像范圍產(chǎn)生高頻率條紋。具有高帶寬、低噪聲及高增益的檢測(cè)器是實(shí)現(xiàn)儀器的成像潛能所需的。增益應(yīng)當(dāng)足夠高以克服數(shù)字化噪聲。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用具有大于1ghz帶寬的至少一個(gè)光檢測(cè)器以支持高的掃頻重復(fù)率、寬的波長(zhǎng)掃頻和長(zhǎng)的成像范圍應(yīng)用。該成像系統(tǒng)是靈活的，并可在更慣常的oct成像速度和成像范圍中運(yùn)行。本發(fā)明的針對(duì)低成本的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用至少一個(gè)光檢測(cè)器，其具有大于10mhz的帶寬。平衡檢測(cè)器和干涉儀設(shè)計(jì)可用于抑制來(lái)自源的隨機(jī)強(qiáng)度噪聲(randomintensitynoise，rin)來(lái)改進(jìn)信噪比。平衡檢測(cè)還可降低在光纖耦合器和其它光束分離器或組合器中由波長(zhǎng)依賴性導(dǎo)致的低頻背景。降低該背景能夠更好地利用a/d轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用執(zhí)行平衡檢測(cè)的至少一個(gè)光檢測(cè)器。過(guò)量檢測(cè)器帶寬也可能是有問(wèn)題的，由于高頻噪聲被混疊到測(cè)量中。檢測(cè)器帶寬應(yīng)選擇以匹配所支持的a/d數(shù)字化速率的最大奈奎斯特定義的數(shù)字化帶寬。數(shù)據(jù)采集設(shè)備用于從一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器輸出的電模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流包含與編碼深度相關(guān)的自樣本的反射率信息。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流可通過(guò)處理單元被存儲(chǔ)和處理，其可為計(jì)算機(jī)、cpu、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(digitalsignalprocessor，dsp)、fpga或其它能夠處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)備。許多掃頻源oct系統(tǒng)使用干涉儀以產(chǎn)生用于a/d轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)，稱為光學(xué)時(shí)鐘控制或k-時(shí)鐘控制。之前提到的針對(duì)oct數(shù)據(jù)信道的平衡檢測(cè)的共同優(yōu)點(diǎn)也適用于時(shí)鐘控制模塊。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用時(shí)鐘控制干涉儀3310和執(zhí)行平衡檢測(cè)的時(shí)鐘控制檢測(cè)器3320。樣本臂中常有波束控制元件以促進(jìn)掃描光束。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括成像系統(tǒng)，其中樣本臂包括至少一個(gè)掃描反射鏡或其它波束控制元件以引導(dǎo)樣本臂光束。最常用的oct獲取關(guān)于反向散射或反向反射光幅度的信息常稱為oct強(qiáng)度成像。oct成像還可以使用在oct條紋相中的編碼信息，稱為相敏oct。多普勒oct使用來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)a-掃描的相位信息以確定流體流動(dòng)中散射體速度的軸向分量。偏振敏感oct也可以被執(zhí)行，其中關(guān)于樣本的雙折射特性信息被獲得。偏振敏感oct常通過(guò)在干涉儀中使用兩個(gè)檢測(cè)器和偏振敏感光束分離器來(lái)實(shí)施。在偏振敏感oct上的一些(但不是全部)變化以不同偏振狀態(tài)的光照射樣本。可在激光源的交替的掃頻中對(duì)該偏振狀態(tài)進(jìn)行編碼。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行相敏oct。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行多普勒oct。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行偏振敏感oct。vcl源的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度使能長(zhǎng)的成像范圍。然而，成像范圍仍然由樣本臂中光學(xué)器件的景深決定。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在樣本臂中包括展像透鏡或類似元件，以增大光學(xué)成像系統(tǒng)的有用成像范圍。也可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)光學(xué)元件實(shí)施動(dòng)態(tài)聚焦。本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例包括可調(diào)節(jié)的致動(dòng)聚焦裝置。適應(yīng)性條紋校準(zhǔn)在oct成像中，作為波長(zhǎng)的自然函數(shù)，激光器的腔常被掃頻，因?yàn)榍婚L(zhǎng)度決定調(diào)諧波長(zhǎng)。另外，致動(dòng)器動(dòng)力學(xué)、加速度限制和諧振?？赡苡绊憭哳l軌跡的形狀和引起掃頻-至-掃頻變化。在oct成像中，干涉數(shù)據(jù)相對(duì)于波數(shù)必須是線性化的，使得在傅里葉變換前樣本點(diǎn)在相等的k(波數(shù))間隔處隔開(kāi)以從樣本獲得與反射率信息相關(guān)的深度。輔助mzi常用于記錄條紋編碼掃頻軌跡。當(dāng)在固定取樣率下獲取信息時(shí)，數(shù)字校準(zhǔn)步驟在傅里葉變換前被應(yīng)用于oct條紋數(shù)據(jù)是常見(jiàn)的。該數(shù)字校準(zhǔn)步驟在計(jì)算上是昂貴的。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例獲取單一的參考o(jì)ct條紋，確定適當(dāng)?shù)男?zhǔn)并針對(duì)該單一的校準(zhǔn)對(duì)于從樣本中獲取的oct數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。該修正應(yīng)用通過(guò)將條紋從相位演化校準(zhǔn)曲線內(nèi)插進(jìn)入相同k間隔而實(shí)現(xiàn)。相位演化校準(zhǔn)曲線可通過(guò)分析條紋過(guò)零點(diǎn)間隔或通過(guò)從希耳伯特變換確定相位確定，正如oct處理中常見(jiàn)的?？商娲姆椒ㄔ诜蔷鶆虻娜勇氏芦@取數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)在相同波數(shù)間隔下精確取樣。在預(yù)校準(zhǔn)方式下用于獲取數(shù)據(jù)的一種方法以來(lái)自時(shí)鐘控制干涉儀的信號(hào)時(shí)鐘控制a/d轉(zhuǎn)換器。光學(xué)時(shí)鐘控制的方法，有時(shí)稱為k-時(shí)鐘控制，具有優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的額外益處，以便不對(duì)掃頻的緩慢區(qū)域進(jìn)行過(guò)采樣，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化和更有效率的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸和處理。該光學(xué)時(shí)鐘控制方法也解釋掃頻-至-掃頻變化。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用時(shí)鐘控制模塊，其包括時(shí)鐘控制干涉儀和產(chǎn)生光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)用于時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)采集裝置的時(shí)鐘控制檢測(cè)器。有大量的可用于本發(fā)明的時(shí)鐘控制干涉儀。兩種常用的干涉儀配置為邁克爾遜和馬赫-曾德式。所有潛在的干涉儀配置包括在本發(fā)明中。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的oct成像系統(tǒng)運(yùn)行期間，掃頻重復(fù)率、掃頻軌跡和掃頻范圍可以被調(diào)整。如果不同運(yùn)行模式的波數(shù)變化率顯著不同，則固定光程延遲的校準(zhǔn)干涉儀可適于所有的運(yùn)行模式。如果對(duì)于一種運(yùn)行模式的光程延遲太短，條紋頻率和條紋密度將會(huì)太低而得不到良好的校準(zhǔn)，如果使用軟件校準(zhǔn)技術(shù)。類似地，如果使用光學(xué)時(shí)鐘控制方法，光程延遲太短將導(dǎo)致a/d轉(zhuǎn)換器的低的取樣率，那將影響oct成像范圍。如果對(duì)于一種運(yùn)行模式的光程延遲太長(zhǎng)，條紋頻率和條紋密度將會(huì)太高，可超過(guò)檢測(cè)器和a/d轉(zhuǎn)換器用于軟件校準(zhǔn)技術(shù)的帶寬。類似地，如果使用光學(xué)時(shí)鐘控制方法，光程延遲太長(zhǎng)將產(chǎn)生超出該a/d轉(zhuǎn)換器的能力的a/d時(shí)鐘信號(hào)。為了解決傳統(tǒng)的固定路徑長(zhǎng)度校準(zhǔn)干涉儀的限制，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用一種可調(diào)節(jié)的光學(xué)時(shí)鐘控制模塊3410，如圖34所示。有許多將可調(diào)節(jié)的光學(xué)時(shí)鐘控制模塊調(diào)整到所需的成像模式的方式。圖35a示出了色散平衡光纖mzi，用于對(duì)軟件校準(zhǔn)產(chǎn)生光學(xué)時(shí)鐘或參考條紋。偏振控制器3510被包括以便于在兩臂間對(duì)準(zhǔn)偏振狀態(tài)以使條紋幅度最大化。隨著對(duì)掃頻軌跡的調(diào)節(jié)，自時(shí)鐘控制干涉儀的時(shí)鐘信號(hào)的頻率可相應(yīng)改變。為了適應(yīng)這些變化，并確保該時(shí)鐘頻率保持在采集設(shè)備的帶寬限制內(nèi)，時(shí)鐘控制干涉儀的光程長(zhǎng)度是可以改變的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用光學(xué)時(shí)鐘控制模塊，通過(guò)調(diào)節(jié)干涉儀的光程延遲支持不同的掃頻軌跡。在圖35a，干涉儀的光程差可通過(guò)移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直儀3520進(jìn)行調(diào)節(jié)。移動(dòng)可被執(zhí)行或在手動(dòng)用戶控制或選定下。常常難以完全地匹配光纖長(zhǎng)度以在兩個(gè)干涉儀臂間獲得足夠的色散平衡從而產(chǎn)生具有等距的k間隔的條紋。圖35b示出了在光學(xué)干涉儀的一個(gè)臂中插入色散補(bǔ)償玻璃。玻璃塊3530、玻璃棱鏡、光學(xué)平板、疊層玻璃塊3550或具有路程長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)性的滑動(dòng)玻璃楔子3540可用作色散補(bǔ)償介質(zhì)。圖35a所示方法的一個(gè)缺陷是準(zhǔn)直儀的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)光纖的擾動(dòng)，其導(dǎo)致雙折射行為方面的變化并且通過(guò)兩個(gè)干涉儀臂間的偏振失配降低條紋幅度。圖36a示出了包括回射器3610的一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)，圖36b示出了一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)，其在干涉儀中使用可移動(dòng)的反射鏡3620和循環(huán)器3630、3640。在這兩種設(shè)計(jì)中，反射鏡可在不干擾系統(tǒng)的偏振對(duì)準(zhǔn)下移動(dòng)。也可以在多個(gè)干涉儀路徑間切換。圖37示出了用于在不同長(zhǎng)度的干涉儀路徑間切換以調(diào)節(jié)干涉儀路程長(zhǎng)度差的方法。在圖37a中，多個(gè)光程3710、3720存在于干涉儀的一個(gè)臂中，光遮擋機(jī)構(gòu)選擇有效的路徑。在圖37b中，光開(kāi)關(guān)3740從可用的多個(gè)路徑中選擇有效的路徑。圖37顯示從兩個(gè)路徑中選擇。通過(guò)擴(kuò)大干涉儀網(wǎng)絡(luò)，從多于兩個(gè)的路徑中選擇是可能的。圖38a和38b示出了用于通過(guò)將自一個(gè)臂中的光引導(dǎo)至位于不同光程長(zhǎng)度中的不同的反射鏡反射器3810、3820、3830來(lái)改變其中一個(gè)干涉儀臂的光程長(zhǎng)度的方法。圖38a使用適于不平衡檢測(cè)的光學(xué)布局，圖38b顯示適于平衡檢測(cè)的光學(xué)布局。在這些示意圖中，旋轉(zhuǎn)鏡3840選擇光程。旋轉(zhuǎn)鏡3840可以是振鏡驅(qū)動(dòng)的，mems反射鏡或用于引導(dǎo)光束的任何其它裝置。使用空氣間隔干涉儀臂是獲得色散平衡的一種方式。所有的光纖干涉儀有便于對(duì)準(zhǔn)和組裝的優(yōu)點(diǎn)。圖38c示出了使用色散補(bǔ)償光纖3850以色散平衡兩個(gè)不同長(zhǎng)度干涉儀臂。圖38d示出了啁啾光纖布拉格光柵3860以實(shí)施色散補(bǔ)償。圖38d示出了使用單個(gè)fbg色散補(bǔ)償。使用具有額外端口的循環(huán)器的多個(gè)fbg也包括在本發(fā)明中。因此可以結(jié)合包括具有呈現(xiàn)在本申請(qǐng)中的任何想法的色散補(bǔ)償?shù)难b置的所有光纖干涉儀的設(shè)計(jì)，包括切換光路徑、遮擋光路徑或干涉儀信號(hào)的頻率加減。時(shí)鐘控制干涉儀可以調(diào)整或不可以被調(diào)整，該時(shí)鐘控制干涉儀可以被固定在路程長(zhǎng)度差中。本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可調(diào)諧vcl技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)是長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度。源的長(zhǎng)相干長(zhǎng)度使得能夠在長(zhǎng)的光程長(zhǎng)度延遲產(chǎn)生清晰的干涉條紋周期，比先前技術(shù)中的時(shí)間長(zhǎng)。其它可調(diào)諧源技術(shù)的較短的相干長(zhǎng)度阻止在長(zhǎng)的光程延遲下產(chǎn)生清晰的條紋。因此，許多現(xiàn)有技術(shù)具有光學(xué)時(shí)鐘控制信號(hào)的電子倍頻以獲得足夠的oct成像范圍。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠?qū)τ谠诜浅ｉL(zhǎng)的光學(xué)延遲下的光學(xué)時(shí)鐘控制產(chǎn)生清晰的干涉條紋，其對(duì)應(yīng)于高條紋頻率。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可在不需要電子倍頻下實(shí)施時(shí)鐘控制。另外，光學(xué)時(shí)鐘控制頻率可以是相當(dāng)高的。不論調(diào)節(jié)路程長(zhǎng)度的能力如何，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用自光學(xué)時(shí)鐘模塊的信號(hào)，其可被通過(guò)分頻或電子計(jì)算減小頻率以支持該可調(diào)諧源的不同的掃頻軌跡。圖39示出了用于實(shí)施時(shí)鐘信號(hào)分頻的電子電路。圖39a示出了可劃分頻譜輸入的異步波紋計(jì)數(shù)器。而如果波長(zhǎng)掃頻軌跡在掃頻速度中變化，與波紋計(jì)數(shù)器相關(guān)的傳播延遲可引起相位誤差。圖39b示出了優(yōu)選的同步計(jì)數(shù)電路，其改變時(shí)鐘輸入信號(hào)的邊緣轉(zhuǎn)變上的狀態(tài)，使之更適用于oct時(shí)鐘控制應(yīng)用。該計(jì)數(shù)電路可以單個(gè)邏輯元件構(gòu)造，但更優(yōu)選地使用專用數(shù)量的芯片或其它快速邏輯實(shí)現(xiàn)。vcl的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度允許基本時(shí)鐘頻率相當(dāng)大，與長(zhǎng)的路徑延遲相關(guān)，使得分頻的方法切實(shí)可行。也可以倍頻。倍頻的一種方法篩出基本輸入時(shí)鐘信號(hào)的諧波。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用自光學(xué)時(shí)鐘模塊的信號(hào)，該模塊可通過(guò)至少一個(gè)頻率倍增器來(lái)增加頻率以支持可調(diào)諧源的不同掃頻軌跡。圖40示出了可結(jié)合以時(shí)鐘分割電路4020和可選的倍增頻率電路4030進(jìn)行改變、選擇或切換4010光程長(zhǎng)度的方法，以獲得一組擴(kuò)展的時(shí)鐘控制頻率選擇。頻率倍增器4030作為可選的部件示于本示意圖中，因?yàn)楫?dāng)倍增電路的濾波器中心頻率需要跟蹤條紋頻率時(shí)，頻分是用于校準(zhǔn)變化頻率情況下的條紋的更可靠的方法。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用光學(xué)時(shí)鐘控制模塊，其包括具有可調(diào)節(jié)的路徑延遲的邁克爾遜或馬赫-曾德耳干涉儀以支持?jǐn)?shù)據(jù)采集帶寬內(nèi)可變的測(cè)量成像范圍。可能的是時(shí)鐘控制干涉儀未被色散匹配。在這種情況下，光學(xué)時(shí)鐘控制將是可重復(fù)的，但不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)點(diǎn)精確相等的波數(shù)間隔。光學(xué)時(shí)鐘控制的實(shí)施對(duì)于減小掃頻-至-掃頻變異性、降低的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算和傳輸需求仍然是有用的。為此，圖32和33示出了mzi校準(zhǔn)干涉儀3210，3310。示意圖中的mzi3210、3310由固定長(zhǎng)度的光纖構(gòu)造，其在某些波長(zhǎng)且在相對(duì)短的波長(zhǎng)掃頻內(nèi)工作。色散平衡mzi將優(yōu)選用于在所有波長(zhǎng)和較大掃頻范圍內(nèi)運(yùn)行。色散控制和光學(xué)色散匹配的方法可用于獲得基本相等的樣本間隔。使用在每個(gè)臂上具有相等的光纖和準(zhǔn)直透鏡的空氣間隔馬赫-曾德耳干涉儀是產(chǎn)生具有相等波數(shù)條紋間隔的色散自由時(shí)鐘信號(hào)的一種方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括時(shí)鐘控制模塊，其包括時(shí)鐘控制干涉儀和時(shí)鐘控制檢測(cè)器，該時(shí)鐘控制檢測(cè)器產(chǎn)生光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)以對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行時(shí)鐘控制。更具體地，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括光學(xué)時(shí)鐘控制模塊，該光學(xué)時(shí)鐘控制模塊包括時(shí)鐘控制干涉儀和時(shí)鐘控制檢測(cè)器，該時(shí)鐘控制檢測(cè)器產(chǎn)生光學(xué)時(shí)鐘信號(hào)以基本相等或可重復(fù)的光學(xué)k間隔(波數(shù)間隔)時(shí)鐘控制該數(shù)據(jù)采集裝置。適應(yīng)性成像動(dòng)態(tài)范圍oct靈敏度定義為“與理想反射鏡相比的最小可檢測(cè)的反射的光強(qiáng)度”，動(dòng)態(tài)范圍定義為“在單個(gè)采集或圖像內(nèi)可觀察到的光學(xué)反射率的范圍”，j.a.izatt和m.a.choma，2.7章節(jié)，w.drexler和j.g.fujimoto編,“光學(xué)相干斷層掃描：技術(shù)與應(yīng)用”，2008。oct靈敏度通常相當(dāng)好并且接近散粒噪聲極限，這是在給定的光學(xué)器件的檢測(cè)器響應(yīng)、成像速度、數(shù)字化速率、波長(zhǎng)、樣本上光的功率和傳輸效率下可以實(shí)現(xiàn)的理論最佳靈敏度。高的oct靈敏度可通過(guò)在樣本曝光限度內(nèi)最大化樣本上的功率入射來(lái)實(shí)現(xiàn)，并考慮源的可用功率。oct系統(tǒng)的典型靈敏度約為80db-130db。oct動(dòng)態(tài)范圍由數(shù)字化效應(yīng)、a/d飽和和檢測(cè)器動(dòng)態(tài)范圍限制。oct系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的典型值約為30db-60db。當(dāng)成像具有高鏡面反射區(qū)域的生物學(xué)樣本時(shí)，oct的有限的動(dòng)態(tài)范圍常成為一個(gè)問(wèn)題。例如，大飽和偽影常在前眼的oct圖像中觀察到，其中角膜和晶狀體具有幾乎垂直于oct光束的表面。當(dāng)通過(guò)玻璃表面，例如產(chǎn)生高鏡面反射的蓋玻片、透鏡、或窗成像時(shí)，有限的動(dòng)態(tài)范圍也成為一個(gè)問(wèn)題。非常大的樣本臂的功率可用于計(jì)量。當(dāng)成像和測(cè)量非生物學(xué)樣本，如制造的部件時(shí)，高的鏡面反射和大的回應(yīng)信號(hào)也可能是一個(gè)問(wèn)題，并且產(chǎn)生飽和偽影。圖41a示出了玻璃透鏡oct圖像上的飽和效果。高反射率的區(qū)域，常發(fā)生在有鏡面反射處，產(chǎn)生飽和檢測(cè)的大的oct條紋，如圖41a中條紋示意圖所示?？梢酝ㄟ^(guò)減小掃頻源的輸出功率來(lái)消除飽和。圖41b示出了在消除飽和的降低的功率級(jí)上掃描的相同的物體oct截面圖示例。圖41a和41b中的數(shù)據(jù)可被融合以產(chǎn)生具有改進(jìn)的動(dòng)態(tài)范圍的組合截面圖像，其具有高靈敏度以檢測(cè)沒(méi)有飽和的小的回應(yīng)信號(hào)，并在沒(méi)有使檢測(cè)飽和的情況下接受高的回應(yīng)信號(hào)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例調(diào)節(jié)可調(diào)諧源的輸出功率以消除檢測(cè)中的飽和?？烧{(diào)諧源的輸出功率可以通過(guò)調(diào)節(jié)本發(fā)明電流驅(qū)動(dòng)器的電流來(lái)控制。例如至光放大器或vcl增益材料的電流可被調(diào)節(jié)。可以在采集期間檢測(cè)飽和，并且以降低的輸出功率重新掃描由于從數(shù)據(jù)集的一區(qū)域進(jìn)行二次數(shù)據(jù)重獲而產(chǎn)生飽和的區(qū)域。需要多個(gè)重新掃描以辨別飽和功率，從而將靈敏度最大化和避免飽和。這種方法適用于從改變或隨時(shí)間改變的樣本中獲取數(shù)據(jù)，且無(wú)需關(guān)于物體反射率特性的先驗(yàn)知識(shí)。在工業(yè)制造和檢查應(yīng)用中，通常為具有相似幾何形狀和反射率特性的對(duì)象進(jìn)行重復(fù)成像?？梢詫W(xué)習(xí)樣本的預(yù)期的反射率特性作為掃描軌跡的函數(shù)。用于每一a-掃描或a-掃描區(qū)域的適合的可調(diào)諧源輸出功率可隨后被執(zhí)行，因此物體在單個(gè)采集期間以固有功率水平成像而不需要再次訪問(wèn)樣本區(qū)域。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被檢查飽和度，如果發(fā)現(xiàn)飽和，至增益材料的電流將被調(diào)整。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)集中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被檢查飽和，在數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)飽和的位置處調(diào)整增益材料的電流，并以調(diào)整了的電流水平來(lái)獲取新數(shù)據(jù)。如果使用光學(xué)時(shí)鐘控制方法，需保持強(qiáng)烈的時(shí)鐘信號(hào)，因此可調(diào)節(jié)的增益元件可僅被置于成像光程中。掃頻對(duì)準(zhǔn)和相位穩(wěn)定oct條紋傅里葉變換(或反傅里葉變換)包含幅度和相位信息。多數(shù)應(yīng)用只使用幅度信息以產(chǎn)生oct強(qiáng)度圖像。相位信息可用于多普勒oct和測(cè)量非常少的偏轉(zhuǎn)和振動(dòng)。如果在自可調(diào)諧源的發(fā)射中有任何掃頻-至-掃頻變化，該變化可顯示在由oct條紋所獲得的相位信息中。沒(méi)有相位穩(wěn)定，很難從源于樣本內(nèi)的改變的相位變化中分離由可調(diào)諧源的變化造成的相位干擾。采集系統(tǒng)的光學(xué)時(shí)鐘控制可減少或消除掃頻-至-掃頻變化的影響。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用光學(xué)時(shí)鐘控制以提高相位敏感oct的oct條紋相位穩(wěn)定性。光學(xué)時(shí)鐘控制有助于去除掃頻-至-掃頻變化的影響，但由于對(duì)初始相位不確定，仍存在數(shù)據(jù)未被從數(shù)據(jù)采集幀(a-掃描)到數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集幀(a-掃描)相似地對(duì)準(zhǔn)的可能性。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用波長(zhǎng)信號(hào)或干涉信號(hào)以穩(wěn)定對(duì)于相敏oct的oct條紋信息的相位。用于相位穩(wěn)定的若干實(shí)施例接下來(lái)描述。oct成像期間，采集系統(tǒng)從樣本獲取干涉條紋。常用的是，對(duì)于每一個(gè)波長(zhǎng)掃頻，預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)在數(shù)據(jù)捕獲幀或窗內(nèi)被確定，并且數(shù)據(jù)的采集開(kāi)始于電邊緣轉(zhuǎn)變。也可能是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不依賴于預(yù)定數(shù)量的點(diǎn)，但通過(guò)收集在控制信號(hào)的低或高電平上的數(shù)據(jù)運(yùn)行。在兩種方法中，在觸發(fā)信號(hào)的轉(zhuǎn)變上或其前后開(kāi)始采集。多數(shù)oct系統(tǒng)中多個(gè)異步時(shí)鐘結(jié)合運(yùn)行中正?；蝾A(yù)期的變化，相對(duì)于波長(zhǎng)掃頻在采集的實(shí)際開(kāi)始中產(chǎn)生一個(gè)到幾個(gè)不確定樣本點(diǎn)的可能性。甚至掃頻間的單個(gè)樣本點(diǎn)差可顯著降低相位信息。另外，對(duì)于強(qiáng)度成像，當(dāng)執(zhí)行在掃頻源oct中經(jīng)常實(shí)施的掃頻背景減除時(shí)，相位擾動(dòng)在圖像中產(chǎn)生偽影。為此展示了，相位穩(wěn)定化能修正這種潛在對(duì)準(zhǔn)誤差，以改善背景減除的質(zhì)量并在oct圖像中消除固定圖案?jìng)斡??？梢允褂门c可調(diào)諧源同步調(diào)諧的電觸發(fā)信號(hào)4210，以為每一個(gè)a-掃描開(kāi)始a/d轉(zhuǎn)換器采集，如圖42a所示。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用與可調(diào)諧源同步調(diào)諧且用于適當(dāng)?shù)腶/d采集數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)的觸發(fā)信號(hào)。然而，如果有掃頻-至-掃頻變化，期望使用基于檢測(cè)器4220的fbg觸發(fā)波長(zhǎng)信號(hào)而不是依賴于與可調(diào)諧源驅(qū)動(dòng)信號(hào)的純粹的暫時(shí)同步，如圖42b所示。用于此目的的fbg3330示于圖33中。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用光學(xué)波長(zhǎng)信號(hào)用于適當(dāng)?shù)腶/d采集數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)。波長(zhǎng)觸發(fā)信號(hào)可以通過(guò)光纖布拉格光柵(fiberbragggrating，fbg)、色散棱鏡或光柵、具有反射鏡的色散棱鏡或光柵，fabryperot濾波器、波長(zhǎng)復(fù)用器(wavelengthdemultiplexer，wdm)或任何波長(zhǎng)選擇裝置來(lái)產(chǎn)生。在數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)的先前示例中，觸發(fā)器通常與相關(guān)數(shù)據(jù)的開(kāi)始重合。也可以是該觸發(fā)在相關(guān)數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間之間的某處發(fā)生。在這種情況下，獲得相對(duì)于所獲取數(shù)據(jù)的光波長(zhǎng)觸發(fā)器的位置或時(shí)間，該位置或時(shí)間信息用于適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)所獲取數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)幀的對(duì)準(zhǔn)。例如，觸發(fā)器可在a/d采集4320的額外信道上獲取，如圖43a所示，或由一計(jì)數(shù)器確定觸發(fā)器的相對(duì)于數(shù)據(jù)采集開(kāi)始的出現(xiàn)位置。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，波長(zhǎng)觸發(fā)器由置于調(diào)諧范圍的中心附近的光纖布拉格光柵組成，這使得當(dāng)可調(diào)諧源執(zhí)行不同的掃頻軌跡用于不同的oct運(yùn)行模式時(shí)，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸瑢?duì)準(zhǔn)和容納用于采集要求的變化。對(duì)準(zhǔn)信號(hào)可以是干涉的，其中光學(xué)干涉信號(hào)用于適當(dāng)?shù)腶/d采集數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)，如圖43b所示。通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換的第二信道獲得的參考條紋的對(duì)準(zhǔn)，使oct數(shù)據(jù)與以同步采樣a/d獲取的a/d采集的兩個(gè)信道對(duì)準(zhǔn)?？赏ㄟ^(guò)相關(guān)性或形成誤差向量，并將待最小化的誤差向量(按模測(cè)量)與一度量關(guān)聯(lián)來(lái)執(zhí)行該對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)也可以使用前文中描述的數(shù)字掃頻校準(zhǔn)方法進(jìn)行。適用于許多相位穩(wěn)定方法的進(jìn)一步改善可通過(guò)光學(xué)時(shí)鐘控制a/d轉(zhuǎn)換器來(lái)獲得，如圖43b所示。由于時(shí)鐘信號(hào)4330，在a/d4310的第一信道上的oct數(shù)據(jù)以及在a/d4320的第二信道上的對(duì)準(zhǔn)條紋來(lái)源于相同的光學(xué)信號(hào)，在這些信道間沒(méi)有相對(duì)的相移。通過(guò)在獲取數(shù)據(jù)內(nèi)以整數(shù)間隔移位數(shù)據(jù)，通過(guò)匹配當(dāng)前條紋到參考條紋的對(duì)準(zhǔn)條紋的簡(jiǎn)單對(duì)準(zhǔn)以及觀察誤差度量允許oct數(shù)據(jù)的適當(dāng)?shù)南辔粚?duì)準(zhǔn)。實(shí)際上，來(lái)源于每個(gè)a-掃描數(shù)據(jù)被獲取進(jìn)入計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)位置。來(lái)自對(duì)準(zhǔn)條紋匹配的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)移位產(chǎn)生整數(shù)移位以適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，由于所有信號(hào)同步到光源。該整數(shù)移位m，可用作用于數(shù)據(jù)陣列的存儲(chǔ)位置讀取的偏置。有效數(shù)據(jù)的預(yù)期開(kāi)始前的充分?jǐn)?shù)據(jù)，i_start_nominal，和有效數(shù)據(jù)預(yù)期結(jié)束后的數(shù)據(jù)，i_end_nominal，被獲取。前后獲取多少數(shù)據(jù)的估計(jì)基于掃頻采集中的預(yù)期抖動(dòng)，可能將是1-10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，如果與掃頻相關(guān)的數(shù)據(jù)需要m個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的移位，可從一個(gè)標(biāo)稱開(kāi)始存儲(chǔ)位置讀取數(shù)據(jù)，i_start_read＝i_start_nomimal+m，至標(biāo)稱結(jié)束存儲(chǔ)，i_end_read＝i_end_nominal+m。兩個(gè)點(diǎn)之間，i_start_read和i_start_end間的數(shù)據(jù)表示對(duì)準(zhǔn)掃頻數(shù)據(jù)的相位，其可被從這些存儲(chǔ)目錄中復(fù)制用于處理或存儲(chǔ)。代替使用固定波長(zhǎng)觸發(fā)器，也可以適用可調(diào)諧光電觸發(fā)器4410，如圖44所示?？烧{(diào)諧波長(zhǎng)觸發(fā)器在容納不同掃頻軌跡和oct成像模式時(shí)提供高的靈活性。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括可調(diào)諧光電觸發(fā)器來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)的采集以便于適當(dāng)?shù)貙⒉杉瘞皩?duì)準(zhǔn)到波長(zhǎng)掃頻。更具體地，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括可調(diào)諧光電觸發(fā)器用于啟動(dòng)數(shù)據(jù)的采集以便于適當(dāng)?shù)貙⒉杉瘞皩?duì)準(zhǔn)到波長(zhǎng)掃頻以容納不同的掃頻范圍的情況?？烧{(diào)諧濾波器可通過(guò)多種不同的方法調(diào)諧。例如，fabry-perot濾波器的間隔可改變，fabry-perot濾波器中的材料的折射率可改變，或檢測(cè)器相對(duì)于色散棱鏡或光柵的位置也可以改變，或光柵本身的色散特性也可以改變以選擇理想的波長(zhǎng)。調(diào)節(jié)光電觸發(fā)器的其它方法也包括在本發(fā)明中。當(dāng)改變儀器的掃頻范圍，在掃頻范圍內(nèi)使用產(chǎn)生單個(gè)固定波長(zhǎng)觸發(fā)的光學(xué)儀器會(huì)呈現(xiàn)挑戰(zhàn)，因?yàn)閽哳l范圍被限制到橫跨觸發(fā)裝置的波長(zhǎng)。使用在波長(zhǎng)處產(chǎn)生急劇轉(zhuǎn)變的光學(xué)設(shè)備，如fbg，提出了挑戰(zhàn)，因?yàn)檗D(zhuǎn)變的變化率高度依賴于波長(zhǎng)掃頻速度。如果峰值變窄且在輸出-時(shí)間上有快速改變，則峰值和信號(hào)轉(zhuǎn)變可在高掃頻速度下錯(cuò)過(guò)。如果峰值具有慢的轉(zhuǎn)變，在噪聲存在下確定峰值的絕對(duì)位置具有挑戰(zhàn)性。執(zhí)行相位穩(wěn)定同時(shí)容納不同的掃頻范圍和掃頻重復(fù)率，可使用以期望速率產(chǎn)生多個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)的靜態(tài)光學(xué)元件魯棒地執(zhí)行。例如，具有小空隙長(zhǎng)度的fabry-perot濾波器可在可調(diào)諧源的掃頻范圍內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)傳輸峰值。圖45a示出了使用法布里-珀羅濾波器相位穩(wěn)定方法的示意圖?？烧{(diào)諧源4510的大部分光被引向oct系統(tǒng)4520，其中檢測(cè)器4530測(cè)量光學(xué)信號(hào)，其由第一a/d轉(zhuǎn)換器4540數(shù)字化?？烧{(diào)諧源的小部分光被導(dǎo)向法布里-珀羅濾波器4550。檢測(cè)器4560測(cè)量自法布里-珀羅濾波器的光學(xué)信號(hào)，a/d轉(zhuǎn)換器4540數(shù)字化該法布里-珀羅信號(hào)。兩個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器同時(shí)取樣信號(hào)并運(yùn)行關(guān)閉相同的時(shí)鐘。具有40微米間隙長(zhǎng)度和0.5反射鏡反射率的法布里-珀羅濾波器的標(biāo)準(zhǔn)的傳輸-波長(zhǎng)曲線示例示于圖45b中。法布里-珀羅傳輸峰值的間隔足夠粗略，使得可調(diào)諧源掃頻范圍內(nèi)的任一峰值可在第一參考掃頻內(nèi)被選作參考峰值，從而不可能發(fā)生：由掃頻-至-掃頻變化造成的觸發(fā)抖動(dòng)和相位抖動(dòng)或在隨后任何掃頻中的電觸發(fā)抖動(dòng)將足夠大以在隨后掃頻中引起鄰近峰值移動(dòng)足夠多而與參考峰值混淆。另外，由于在法布里-珀羅信號(hào)中有多個(gè)峰值，對(duì)準(zhǔn)多個(gè)峰值減少由噪聲造成的相位不確定，從而提高該方法的魯棒性。法布里-珀羅濾波器可用于使用軟件校準(zhǔn)方法或光學(xué)時(shí)鐘控制方法的相位對(duì)準(zhǔn)。在軟件校準(zhǔn)的情況下，傳輸函數(shù)的峰值表示絕對(duì)波長(zhǎng)的位置，因此可對(duì)oct條紋數(shù)據(jù)執(zhí)行子采樣移位從而獲得改進(jìn)的相位對(duì)準(zhǔn)。光學(xué)時(shí)鐘控制的情況下，通過(guò)從干涉儀產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生的緊密關(guān)系作為波長(zhǎng)的絕對(duì)函數(shù)，自標(biāo)準(zhǔn)具的法布里-珀羅信號(hào)作為波長(zhǎng)絕對(duì)函數(shù)，以及自相同光源的oct信號(hào)在三種信號(hào)間產(chǎn)生相位相干性，而不論是電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)或掃頻-至-掃頻變化。因此，掃頻采集之間的任何采樣移位由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的觸發(fā)不確定性發(fā)生，如果時(shí)鐘控制干涉儀是穩(wěn)定的，可通過(guò)所獲取數(shù)據(jù)的整數(shù)移位實(shí)現(xiàn)相位對(duì)準(zhǔn)。執(zhí)行獲取數(shù)據(jù)的整數(shù)移位的計(jì)算成本大大少于內(nèi)插條紋數(shù)據(jù)。法布里-珀羅數(shù)據(jù)的對(duì)準(zhǔn)和整數(shù)移位，可在傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器用于處理或傳輸?shù)降狡渌浇橛糜诖鎯?chǔ)之前，在處理單元中執(zhí)行。由于用于執(zhí)行oct成像的多種受歡迎的a/d轉(zhuǎn)換器卡具有同時(shí)采樣a/d轉(zhuǎn)換的雙向信道和許多具有板載fpga處理能力，圖45所示的方法適用于只要求oct數(shù)據(jù)的一個(gè)信道的強(qiáng)度oct成像、相敏oct成像和多普勒oct成像。在僅一個(gè)高速a/d轉(zhuǎn)換器可用的應(yīng)用中，或在執(zhí)行偏振敏感oct成像其要求高速a/d轉(zhuǎn)換的雙向信道以用于oct數(shù)據(jù)的每一個(gè)信道的情況下，需要使用在降速下數(shù)字化的輔助a/d轉(zhuǎn)換。10-250mspsa/d轉(zhuǎn)換器相比當(dāng)前常用于掃頻源oct的400msps-3.6gspsa/d轉(zhuǎn)換器，費(fèi)用顯著降低。圖46a示出了在快速a/d轉(zhuǎn)換器上數(shù)字化oct信號(hào)和在緩慢的a/d轉(zhuǎn)換器上數(shù)字化法布里-珀羅信號(hào)。光學(xué)時(shí)鐘檢測(cè)器電子設(shè)備4620產(chǎn)生從可調(diào)諧源4610輸出的時(shí)鐘信號(hào)。快速a/d轉(zhuǎn)換器直接時(shí)鐘關(guān)閉光學(xué)時(shí)鐘檢測(cè)器和電子設(shè)備的輸出，而分頻器4630或計(jì)數(shù)器則通過(guò)一n因子來(lái)減小時(shí)鐘速率至緩慢a/d轉(zhuǎn)換器。自可調(diào)諧源的大部分光被導(dǎo)向oct系統(tǒng)4640。自oct系統(tǒng)4640的光由檢測(cè)器4650檢測(cè)并由快速a/d轉(zhuǎn)換器4660數(shù)字化。自可調(diào)諧源的少部分光被導(dǎo)向法布里-珀羅濾波器4670，它的輸出由緩慢a/d轉(zhuǎn)換器4680數(shù)字化。為了消除兩個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器間的抖動(dòng)，快速和緩慢a/d轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)器由一公共信號(hào)觸發(fā)，在每一觸發(fā)器信號(hào)中具有可選的各自的可調(diào)諧延遲4690以補(bǔ)償a/d轉(zhuǎn)換器延遲。該延遲還可以用于確保時(shí)間上的觸發(fā)事件在兩個(gè)鄰近的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)變間中心附近發(fā)生，以減小在任一a/d轉(zhuǎn)換器上丟失觸發(fā)事件的機(jī)會(huì)。在圖46a所示的系統(tǒng)中，觸發(fā)信號(hào)發(fā)自分頻器4630或計(jì)數(shù)器的輸出以使快速和緩慢a/d轉(zhuǎn)換器同步。來(lái)自波形發(fā)生器4600的信號(hào)復(fù)位并使能分頻器4630或計(jì)數(shù)器，因此在快速和緩慢a/d轉(zhuǎn)換器間共用的觸發(fā)信號(hào)在由n計(jì)數(shù)器劃分的輸出的轉(zhuǎn)變上發(fā)生，從而使得數(shù)據(jù)采樣在快速和緩慢a/d轉(zhuǎn)換器間同步。圖46b示出了從法布里-珀羅濾波器產(chǎn)生的信號(hào)，該法布里-珀羅濾波器使用光學(xué)時(shí)鐘進(jìn)行數(shù)字化，具有快速(頂部曲線)和緩慢(底部曲線)a/d轉(zhuǎn)換器。如果由快速a/d轉(zhuǎn)換器捕獲，傳輸峰值波形的形狀易于分辨。如果由緩慢a/d轉(zhuǎn)換器捕獲，傳輸峰值的采樣稀疏，難于在數(shù)據(jù)中分辨峰值的位置。為延時(shí)估計(jì)而開(kāi)發(fā)的方法可用于分辨子采樣準(zhǔn)確度的類似信號(hào)間的移位以適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。已開(kāi)發(fā)出延時(shí)估計(jì)(timedelayestimation，tde)方法，以能夠估計(jì)到達(dá)多個(gè)采集信道的時(shí)間差。tde的多種方法基于尋找兩個(gè)信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)的峰值。一類延時(shí)估計(jì)技術(shù)，稱為子樣本延時(shí)估計(jì)，尋求通過(guò)以內(nèi)插值替換互相關(guān)函數(shù)的峰值和找到內(nèi)插替換的最大值來(lái)改善tde的性能。高斯內(nèi)插法，拋物線插補(bǔ)和余弦插值法是已用于子樣本tde的內(nèi)插函數(shù)的幾個(gè)示例。其它內(nèi)插和子樣本tde方法是可能的和包括在本發(fā)明中的。輸入信號(hào)可被濾波以提高tde精度?；ハ嚓P(guān)函數(shù)也可以被過(guò)濾以有助于估計(jì)峰值的位置。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠在不同運(yùn)行模式下運(yùn)行。圖47a-47c示出了自法布里-珀羅濾波器預(yù)期的信號(hào)，具有50微米的反射鏡間隔和40％的鏡反射率，例如具有運(yùn)行模式：(a)在中心為1050nm的100nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍內(nèi)以50khz重復(fù)率成像，(b)在中心為1050nm的100nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍內(nèi)以200khz重復(fù)率成像和(c)在中心為1045nm的10nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍內(nèi)以50khz重復(fù)率成像。來(lái)自快速的(頂端)和緩慢的(底部)a/d轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)的信號(hào)示于圖47d-47f，相應(yīng)于圖47a-47c所示的工作點(diǎn)。在圖47a-47c中，相對(duì)于快速a/d轉(zhuǎn)換器的4個(gè)樣本的采樣延遲已被應(yīng)用于快速a/d轉(zhuǎn)換器波形以表示從采集硬件預(yù)期的整數(shù)值的掃頻-至-掃頻抖動(dòng)。從0-10樣本的抖動(dòng)通常在掃頻間預(yù)期。由緩慢a/d轉(zhuǎn)換器采樣的信號(hào)被顯示，將用4采樣移位對(duì)它采樣。延時(shí)估計(jì)應(yīng)用于緩慢a/d轉(zhuǎn)換器信號(hào)，結(jié)果示于表1。在a和c的情況下，系統(tǒng)在以高采樣密度采樣法布里-珀羅信號(hào)的模式下運(yùn)行。因此，自tde的延遲估計(jì)對(duì)于a和c是非常準(zhǔn)確的。在情況b下，系統(tǒng)在稀疏地采樣法布里-珀羅信號(hào)的模式下運(yùn)行。即使在情況b下，tde估計(jì)在一個(gè)樣本點(diǎn)內(nèi)是準(zhǔn)確的，使得數(shù)據(jù)的適當(dāng)?shù)南辔环€(wěn)定成為可能。這說(shuō)明了單個(gè)固定的法布里-珀羅濾波器如何用于在工作點(diǎn)的寬范圍內(nèi)相位穩(wěn)定數(shù)據(jù)?？烧{(diào)節(jié)的法布里-珀羅濾波器和使用多個(gè)法布里-珀羅濾波器，或其它類似的波長(zhǎng)特定的裝置也包括在本發(fā)明的一些實(shí)施例中。表1(a)(b)峰值拋物線高斯14.11784.103924.22784.201633.79743.820843.90963.920354.02864.025264.14474.127974.25264.223883.82343.8439(c)峰值拋物線高斯13.99313.9931在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，延時(shí)估計(jì)方法用于相位穩(wěn)定數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)節(jié)以對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行相位穩(wěn)定化，該調(diào)節(jié)可用延時(shí)估計(jì)(tde)技術(shù)計(jì)算出?；诜逯倒烙?jì)的重力中心也可以執(zhí)行，并且被包括在本發(fā)明上下文中描述的tde技術(shù)中。偏振控制一些在可調(diào)諧源中的元件對(duì)偏振狀態(tài)是敏感的。例如，boa和soa光放大器，以及一些光隔離器通常是偏振敏感的。因此，對(duì)準(zhǔn)進(jìn)入偏振敏感元件的偏振以提高處理能力和避免引入由與不同偏振狀態(tài)相關(guān)的略微不同的路程長(zhǎng)度造成的成像偽影是有益的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在光路中使用一個(gè)或多個(gè)偏振控制元件以消除不需要的偏振偽影或減少損耗。偏振敏感元件有助于對(duì)準(zhǔn)偏振狀態(tài)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括使用具有閉合環(huán)路，手動(dòng)的或其它可調(diào)節(jié)的控制輸入光纖偏振狀態(tài)的至少一個(gè)偏振敏感隔離器的可調(diào)諧源。適當(dāng)?shù)钠窨赏ㄟ^(guò)最大化偏振敏感隔離器的功率處理能力確定。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括使用具有閉合環(huán)路，手動(dòng)的或其它可調(diào)節(jié)的控制輸入光纖偏振狀態(tài)的至少一個(gè)偏振敏感光放大器的可調(diào)諧源。標(biāo)準(zhǔn)光纖不保持入射光的偏振狀態(tài)，并改變由于光纖內(nèi)的應(yīng)力引起的雙折射效應(yīng)的偏振狀態(tài)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用偏振控制器，以在由于傳遞非偏振保持光纖狀態(tài)被干擾后產(chǎn)生理想的偏振狀態(tài)。替代地，偏振保持光纖可以用于簡(jiǎn)化成像系統(tǒng)和可調(diào)諧源的對(duì)準(zhǔn)和操作。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用偏振保持光纖以連接光學(xué)子組件從而消除在選擇光學(xué)子組件間偏振控制器的需要。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在光路中使用有效的偏振控制以檢測(cè)和消除不必要的偏振偽影。偏振對(duì)準(zhǔn)度的測(cè)量可以是輸出的功率或強(qiáng)度?？梢允褂煤?jiǎn)單的二極管或其它功率測(cè)量設(shè)備。一個(gè)實(shí)施例通過(guò)監(jiān)控模塊在多個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)測(cè)量功率，例如如圖28或30所示的。數(shù)據(jù)流，處理和存儲(chǔ)一旦oct數(shù)據(jù)流開(kāi)始被獲取，它可以被處理、存儲(chǔ)、顯示或用于實(shí)時(shí)反饋和控制。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4810存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和在顯示器4820上顯示數(shù)據(jù)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例示于圖48中。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例不需存儲(chǔ)或顯示數(shù)據(jù)，但在閉合回路處理中使用oct測(cè)量。受益于實(shí)時(shí)反饋和控制的應(yīng)用包括利用實(shí)時(shí)oct數(shù)據(jù)以調(diào)節(jié)處理參數(shù)的定位系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、制造系統(tǒng)、調(diào)諧系統(tǒng)和其它系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于存儲(chǔ)所獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備。用于存儲(chǔ)所獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備可以是存儲(chǔ)器、磁盤(pán)、磁帶、光記錄介質(zhì)、易失存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、磁介質(zhì)、光存儲(chǔ)器，或在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域已知的用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何其它設(shè)備。oct成像系統(tǒng)能夠在短時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生大的數(shù)據(jù)量。用于存儲(chǔ)的單個(gè)設(shè)備會(huì)被數(shù)據(jù)流速率過(guò)載。將數(shù)據(jù)流分開(kāi)或分塊到多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備可增大容許的數(shù)據(jù)量。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在raid陣列4910上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如圖49所示。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于處理所獲取的數(shù)據(jù)以構(gòu)建樣本圖像的設(shè)備。用于處理所獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備可以是處理器、cpu、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(fpga)、圖形處理單元(gpu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，狀態(tài)機(jī)，或在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已知的任何其它數(shù)據(jù)處理設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于顯示所獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備。用于顯示所獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備可以是監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視、投影儀、打印輸出、手持式計(jì)算機(jī)、手持式平板電腦，手機(jī)，液晶屏，led屏，led陣列，或圖像顯示領(lǐng)域已知的任何其它設(shè)備。通過(guò)壓縮數(shù)據(jù)以減少存儲(chǔ)或傳輸要求是有利的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例壓縮數(shù)據(jù)。本發(fā)明還包括以無(wú)損耗算法壓縮數(shù)據(jù)的情況。數(shù)據(jù)利用的組合包括在本發(fā)明中。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括系統(tǒng)包含處理數(shù)據(jù)以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)并且圖像數(shù)據(jù)被傳輸?shù)街饔?jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器或顯示設(shè)備的處理單元的情況。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于由電纜、光通信鏈接、光纖通信鏈路或無(wú)線電發(fā)射機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備。用于傳輸?shù)脑O(shè)備可以是電壓變送器、電流變送器、頻率調(diào)制器、和振幅調(diào)制器、光源、無(wú)線電發(fā)射器，或在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域已知的任何其它設(shè)備。本發(fā)明包括系統(tǒng)包括任何種類的數(shù)據(jù)傳輸器的情況。vcl源的小尺寸使得小和重量輕的oct系統(tǒng)成為可能。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為手持的成像系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為便攜式成像系統(tǒng)。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為電池供電的成像系統(tǒng)。本發(fā)明對(duì)一些實(shí)施例的具體的更一般的實(shí)施已進(jìn)行了描述。本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例為光學(xué)相干斷層掃描成像系統(tǒng)，包括：vcl源，具有能夠在可調(diào)節(jié)深度范圍內(nèi)、軸向分辨率和連續(xù)可調(diào)速度內(nèi)成像的特性，該光學(xué)相干斷層掃描系統(tǒng)能夠在由vcl源的長(zhǎng)的相干長(zhǎng)度延伸的成像范圍內(nèi)成像。雖然運(yùn)行模式是靈活的，一個(gè)實(shí)施例在基本固定的掃頻重復(fù)率下運(yùn)行。另一實(shí)施例在基本固定的成像范圍內(nèi)運(yùn)行。另一實(shí)施例在基本固定的oct軸向分辨率下運(yùn)行。一個(gè)實(shí)施例包括時(shí)鐘控制干涉儀、時(shí)鐘控制檢測(cè)器、電子電路以時(shí)鐘控制a/d轉(zhuǎn)換器，時(shí)鐘控制干涉儀具有可調(diào)節(jié)的光學(xué)延遲以使得在采集帶寬內(nèi)以不同的速度、軸向分辨率和深度范圍運(yùn)行。一個(gè)實(shí)施例包括時(shí)鐘控制干涉儀，時(shí)鐘控制檢測(cè)器和電子電路以時(shí)鐘控制a/d轉(zhuǎn)換器，時(shí)鐘控制信號(hào)被倍頻或分頻以使得在采集帶寬內(nèi)以不同的速度、軸向分辨率和深度范圍運(yùn)行。一個(gè)實(shí)施例利用軸向分辨率和速度的可調(diào)節(jié)性在不超出數(shù)據(jù)采集帶寬的較高的分辨率和較慢的速度或較低的分辨率和較高的速度的兩種或更多的模式下運(yùn)行oct成像系統(tǒng)。一個(gè)實(shí)施例利用成像范圍和速度的可調(diào)節(jié)性在不超出數(shù)據(jù)采集帶寬的較長(zhǎng)的成像范圍和較慢的速度或較短的成像范圍和較高的速度的兩種或更多的模式下運(yùn)行oct成像系統(tǒng)。一個(gè)實(shí)施例利用軸向分辨率和成像范圍的可調(diào)節(jié)性在不超出數(shù)據(jù)采集帶寬的較高的分辨率和較短的成像范圍或較低的分辨率和較長(zhǎng)的成像范圍的兩種或更多的模式下運(yùn)行oct成像系統(tǒng)。多個(gè)vcl的實(shí)施本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基本實(shí)施方式僅在可調(diào)諧源中使用一個(gè)vcl?？赡艿氖莾蓚€(gè)或更多的vcl一起運(yùn)行以產(chǎn)生更多優(yōu)選的可調(diào)諧源輸出發(fā)射，如圖50所示。vcl5010、5020可以與開(kāi)關(guān)、分離器/組合器、wdm、耦合器、循環(huán)器、分束器、偏振敏感分束器、多路器或其它用于結(jié)合兩種或更多的光學(xué)信號(hào)5030的裝置。當(dāng)結(jié)合多個(gè)vcl時(shí)，有益的是取消掃頻的某些部分或設(shè)計(jì)vcl以固有地在掃頻的一部分內(nèi)沒(méi)有反射，因此可結(jié)合從多個(gè)vcl或相同的vcl中的掃頻。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用包括多個(gè)vcl的可調(diào)諧激光器，其中多個(gè)vcl的掃頻交錯(cuò)以增加有效的掃頻重復(fù)率。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用包括多個(gè)vcl的可調(diào)諧源以提高掃頻線性，其中vcl掃頻交錯(cuò)，掃頻范圍大于一個(gè)fsr，以及僅掃頻的中心的最線性部分用于成像。oct圖像中的雙折射偽影有時(shí)可以通過(guò)以不同偏振狀態(tài)的發(fā)射照射樣本來(lái)得到改善。一些偏振敏感成像系統(tǒng)以一種偏振狀態(tài)以上的光照射樣本。不同的偏振狀態(tài)可通過(guò)在成像系統(tǒng)中使用一個(gè)以上的vcl源產(chǎn)生。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用至少兩個(gè)vcl源以產(chǎn)生不同偏振狀態(tài)的發(fā)射。另外，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用至少兩個(gè)vcl源以產(chǎn)生不同的偏振狀態(tài)，來(lái)自不同偏振狀態(tài)的掃頻交錯(cuò)以實(shí)現(xiàn)偏振敏感oct。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用至少一個(gè)vcl源和偏振調(diào)制器以產(chǎn)生不同偏振狀態(tài)的發(fā)射。單個(gè)的vcl源5110還可以與復(fù)制和多路復(fù)用器裝置5120在掃頻交錯(cuò)模式下使用，如圖51所示。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用光纖環(huán)光學(xué)復(fù)制和時(shí)間延遲掃頻，復(fù)制的掃頻可與原掃頻結(jié)合以增加激光器的有效的掃頻重復(fù)率。當(dāng)交錯(cuò)掃頻時(shí)，由增益材料支持的fsr與波長(zhǎng)范圍的比可用于產(chǎn)生優(yōu)選的掃頻特性。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用基本上大于橫跨可調(diào)諧源的整個(gè)調(diào)諧范圍掃描所需的調(diào)諧元件的fsr，因此激光器占空因子是低的，以方便從相同可調(diào)諧源或不同可調(diào)諧源的復(fù)制和插入作為多路復(fù)用掃頻的一種方式。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用掃頻大于一個(gè)fsr的范圍的調(diào)諧元件以改善掃頻線性化。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用掃頻大于一個(gè)fsr的范圍的調(diào)諧元件以改善掃頻線性化，并且其中fsr外的掃頻區(qū)域通過(guò)對(duì)增益材料的電流調(diào)制也被取消，而不由采集系統(tǒng)獲取，也不在源的輸出處調(diào)制。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用掃頻大于一個(gè)fsr范圍的調(diào)諧元件以減小占空因子從而使得能夠插入來(lái)自相同的激光器的掃頻拷貝或來(lái)自不同的激光器掃頻。討論到這點(diǎn)的結(jié)合多個(gè)vcl源的實(shí)施方式結(jié)合基本上類似的vcl源以獲得理想的掃頻特性。結(jié)合基本上不同的vcl源也是有益的。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用交錯(cuò)的來(lái)自具有不同中心波長(zhǎng)的兩個(gè)或更多的vcl源的掃頻以增加源的有效的波長(zhǎng)掃頻范圍。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用交錯(cuò)的來(lái)自具有不同中心波長(zhǎng)的兩個(gè)或更多的vcl源的掃頻，以在完全分離的不同波長(zhǎng)下獲得oct信息，從而從樣本中獲得不同的頻譜信息。其它的加強(qiáng)可調(diào)諧源輸出可調(diào)諧的發(fā)射，以及放大式自發(fā)射(ase)和邊模光。濾出ase是有益的，使其不到達(dá)樣本或任何可選的光放大階段。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用可調(diào)諧濾波器并且以可調(diào)諧源同步調(diào)諧濾波器以濾出放大式自發(fā)射，如圖52所示?？烧{(diào)諧濾波器5220可被使用并且與可調(diào)諧源5210同步調(diào)諧以濾出邊模。在光學(xué)電路中有多個(gè)設(shè)置可調(diào)諧濾波器并且可調(diào)諧濾波器和放大器潛在地結(jié)合的位置。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括至少一個(gè)光放大器，其為與vcl源同步調(diào)諧的垂直腔放大器。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例使用位于vcl5210和放大器5230之間某處的可調(diào)諧濾波器5220，其與vcl同步調(diào)諧以抑制ase和提高邊模抑制比。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例也包括使用位于vcl后某處的可調(diào)諧濾波器，其與vcl同步調(diào)諧以抑制ase和提高邊模抑制比。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括位于任何放大器5320后的可調(diào)諧濾波器5330，其與vcl5310同步調(diào)諧以抑制ase和提高邊模抑制比，如圖53所示。已經(jīng)示出了可調(diào)諧濾波器和電流控制如何使用以降低ase噪聲、形成頻譜、抑制邊模和減少樣本曝光。也可能使用無(wú)源器件獲得類似功能性。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括具有固定波長(zhǎng)濾波響應(yīng)的濾光器，其沿著光程插入系統(tǒng)內(nèi)以形成頻譜。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括具有固定波長(zhǎng)濾波響應(yīng)的濾光器，其沿著光程插入系統(tǒng)內(nèi)以抑制ase。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括具有固定波長(zhǎng)濾波響應(yīng)的濾光器，其被沿著光程設(shè)置在vcl或放大器輸出之后以形成發(fā)射頻譜。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括具有固定波長(zhǎng)濾波響應(yīng)的濾光器，其被沿著光程設(shè)置在vcl或放大器輸出之后以抑制ase。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例僅使用有源器件，僅使用無(wú)源器件或混合任何有源或無(wú)源設(shè)計(jì)的結(jié)合以用于影響頻譜?？烧{(diào)諧源中增益材料的性能受工作溫度的影響。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于熱調(diào)節(jié)的裝置，溫度控制器5410，以對(duì)一種或多種增益材料調(diào)節(jié)溫度從而獲得增大的輸出發(fā)射功率，如圖54所示。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于熱調(diào)節(jié)的裝置以對(duì)一種或多種增益材料調(diào)節(jié)溫度從而獲得優(yōu)選的發(fā)射頻譜。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括用于熱調(diào)節(jié)的裝置以對(duì)一種或多種增益材料調(diào)節(jié)溫度從而獲得降低的發(fā)射噪聲。用于熱調(diào)節(jié)的裝置可為有源的或無(wú)源的。用于熱調(diào)節(jié)的裝置可為開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制。熱調(diào)節(jié)的示例包括但不限于：熱電冷卻元件(tec)，與溫度傳感器和反饋回路結(jié)合的tec，開(kāi)環(huán)回路中運(yùn)行的tec，與溫度傳感器結(jié)合并在閉合回路中運(yùn)行的液體冷卻，在開(kāi)環(huán)回路中運(yùn)行的液體冷卻，散熱、風(fēng)扇、對(duì)流熱移除設(shè)備，導(dǎo)電熱移除設(shè)備，或在熱管理領(lǐng)域中已知的任何其它裝置或方法。通常，電子設(shè)備中的噪聲降低數(shù)據(jù)的質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例管理電子設(shè)備中的噪聲以低于影響圖像質(zhì)量的水平。可以是，噪聲吞噬器5420包括檢測(cè)器和調(diào)節(jié)電流驅(qū)動(dòng)器輸出的反饋回路，以減少激光器噪聲，如圖54所示。雖然在一定程度上和個(gè)別地相對(duì)于前述的若干實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，但是并不意味著應(yīng)限制于任何這樣的細(xì)節(jié)、多個(gè)實(shí)施例或任何特定實(shí)施例，它是為了參考所附的權(quán)利要求進(jìn)行解釋，以鑒于現(xiàn)有技術(shù)提供對(duì)這些權(quán)利要求的最寬的可能的解釋，因此有效地涵蓋本發(fā)明的預(yù)期范圍。另外，前面通過(guò)發(fā)明人以可預(yù)見(jiàn)的實(shí)施例的形式描述了本發(fā)明，其用于使得說(shuō)明書(shū)有效，縱使本發(fā)明的非實(shí)質(zhì)性的修改，不是目前預(yù)見(jiàn)的，但是仍然可以代表其等同物。當(dāng)前第1頁(yè)12當(dāng)前第1頁(yè)12