專利名稱：基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光聲激發(fā)技術，特別是涉及一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源。
背景技術：
二維激光振鏡具有體積小、響應速度快、掃描速度高、掃描范圍大等優(yōu)勢，目前廣泛用于激光標刻、激光切割、激光打孔等領域。但在較大的掃描視場中，當光束向邊緣掃描時，激光的光程發(fā)生了變化，因此掃描點不再是光束的原始聚焦位置，此時需增加一個動態(tài)聚焦系統(tǒng)來實現聚焦在整個掃描平面，此即三軸掃描振鏡。光聲技術通常采用具有微焦級能量和納秒級脈寬的固體激光器作為激發(fā)源，但其 體積大、價格高、維護難等眾多缺點一直阻礙著光聲系統(tǒng)的市場化推廣。近年來，具有體積小、重量輕、壽命長、轉換效率高和覆蓋波段范圍廣等優(yōu)點的半導體激光器，正作為直接應用光源或泵浦光源逐步應用于光聲領域。例如，2006年Alien等報道了采用四個脈沖激光二極管組成的陣列作為光聲激勵源實現了大面積的二維光聲成像(T. J. Allen, and P.C. Beard, “Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedicalphotoacoustic imaging,，，Opt. Lett. 31(23)，3462-3464，2006) ;2008 年 Maslov 等報道了采用單個調幅的連續(xù)激光二極管作為光聲激勵源同樣也實現了大面積的光聲掃描成像(K. Maslov and L. V. Wang, “Photoacoustic imaging of biological tissue withintensity-modulated continuous-wave laser,，，J. Biomed. Opt. 13(2)，024006,2008);由于半導體激光器的峰值功率較低，一般情況下不超過200W，所以以上方法需要傳感器由步進電機驅動做圓周或線性機械掃描接收不同方向的光聲信號，具有耗時長、操作復雜、機械振動大等眾多缺點，在實際應用中顯然存在相當大的局限性，無法滿足實際的高精度、高穩(wěn)定性和快速成像需求。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，它將快速、高效的三軸掃描振鏡技術應用到光聲激發(fā)領域，并與激光二極管實現一體化設計，可實現小型的三維光聲激勵源。為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術方案
一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，其特征在于它包括激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機、外殼；擴束透鏡組與直線電機機械連接；x軸反射振鏡與X軸電機機械連接；γ軸反射振鏡與Y軸電機機械連接；激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機被安置于外殼內；激光二極管發(fā)射出脈沖式或經調制后的連續(xù)式激光，經準直透鏡組準直后，由擴束透鏡組擴束，再由聚焦透鏡組聚焦，然后依次經過X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡和保護鏡后聚焦照射在被測樣品上激發(fā)出光聲信號；X軸電機和Y軸電機可被驅動并分別帶動X軸反射振鏡和Y軸反射振鏡偏轉使光束在X-Y平面做激光掃描，直線電機可驅動并帶動擴束透鏡組移動使光束在Z軸方向做激光掃描，即得到了三維光聲場。所述激光二極管的輻射波長為紫外至紅外范圍里一個或多個波長。所述準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡和場鏡組可分別由一塊或多塊透鏡組合。本發(fā)明的有益效果是
(I)本發(fā)明采用高速的三軸掃描振鏡，通常掃描速度不低于3ΚΗΖ (即300X300掃描點只需30秒)，掃描速度遠高于傳統(tǒng)的傳感器由步進電機控制做圓周和線性機械掃描，有效的提聞了系統(tǒng)的檢測時間。(2)由于三軸掃描振鏡通常是采用精密伺服電機控制反射鏡和擴束透鏡組的移動來實現光束的三維掃描，解決了二維激光振鏡在大面積掃描中焦點離焦的缺點，具有聚焦范圍大、掃描精度高、掃描慣量低、焦點調節(jié)易、機械振動小、漂移值低等優(yōu)點，有效提高了系統(tǒng)的掃描精度、穩(wěn)定性和實用性。(3)由于三軸掃描振鏡系統(tǒng)具有體積小和結構緊湊的特點，與小體積的激光二極管一體化設計，實現了三維光聲成像的小型化激勵。


圖I為實施例I的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作具體說明
實施例I 本實施例的結構如圖I所示，各元件的名稱為1.激光二極管、2.準直透鏡組、3.擴束透鏡組、4.聚焦透鏡組、5. X軸反射振鏡、6. Y軸反射振鏡、7.場鏡、8.直線電機、9. X軸電機、10. Y軸電機、11.外殼。其中光源I選用脈沖的半導體激光二極管(PGAS1S24，Hoffo)，工作波長為905nm，峰值功率為49W，脈寬為150ns，單脈沖能量約為7. 3uJ ;X軸和Y軸電機采用精密伺服電機，重復精度可達8 μ rad,直線電機精度可達O. 32微米。本實例包括激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機、外殼；擴束透鏡組與直線電機機械連接；χ軸反射振鏡與X軸電機機械連接；γ軸反射振鏡與Y軸電機機械連接；激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機被安置于外殼內；激光二極管發(fā)射出脈沖式或經調制后的連續(xù)式激光，經準直透鏡組準直后，由擴束透鏡組擴束，再由聚焦透鏡組聚焦，然后依次經過X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡和保護鏡后聚焦照射在被測樣品上激發(fā)出光聲信號；χ軸電機和Y軸電機可被驅動并帶動X軸反射振鏡和Y軸反射振鏡偏轉使光束在X-Y平面做激光掃描，直線電機可驅動并帶動擴束透鏡組移動使光束在Z軸方向做激光掃描，即得到了三維光聲場。所述激光二極管的輻射波長為紫外至紅外范圍里一個或多個波長。所述準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡和場鏡組可分別由一塊或多塊透鏡組合而成。
權利要求
1.一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，其特征在于它包括激光二極管(I)、準直透鏡組(2)、擴束透鏡組(3)、聚焦透鏡組(4)、X軸反射振鏡(5)、Y軸反射振鏡(6)、場鏡(7)、直線電機(8)、X軸電機(9)、Y軸電機(10)、外殼(11);擴束透鏡組(3)與直線電機(8 )機械連接；X軸反射振鏡(5 )與X軸電機(9 )機械連接；Y軸反射振鏡(6 )與Y軸電機(10)機械連接；激光二極管(I)、準直透鏡組(2)、擴束透鏡組(3)、聚焦透鏡組(4)、X軸反射振鏡(5)、Y軸反射振鏡(6)、場鏡(7)、直線電機(8)、X軸電機(9)、Y軸電機(10)被安置于外殼(11)內；激光二極管(I)發(fā)射出脈沖式或經調制后的連續(xù)式激光，經準直透鏡組(2)準直后，由擴束透鏡組(3)擴束，再由聚焦透鏡組(4)聚焦，然后依次經過X軸反射振鏡(5)、Υ軸反射振鏡(6)和保護鏡(7)后聚焦照射在被測樣品上激發(fā)出光聲信號；Χ軸電機(9)和Y軸電機(10)可被驅動并帶動X軸反射振鏡(5)和Y軸反射振鏡(6)使光束在X-Y平面做激光掃描，直線電機(8)可驅動并帶動擴束透鏡組(3)移動使光束在Z軸方向做激光掃描，即得到了三維光聲場。
2.根據權利要求I所述的基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，其特征在于所述激光二極管(I)的輻射波長為紫外至紅外范圍里一個或多個波長。
3.根據權利要求I所述的基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，其特征在于所述準直透鏡組(2)、擴束透鏡組(3)、聚焦透鏡組(4)和場鏡(7)可分別由一塊或多塊透鏡組合而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，包括激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機、外殼，可實現大面積、高速度、高穩(wěn)定性的三維光聲激勵掃描。本發(fā)明將快速、高效的三軸掃描振鏡應用到多維光聲激發(fā)領域，并與小體積的激光二極管一體化設計，實現了三維光聲成像的小型化激勵。
文檔編號G01N21/17GK102654448SQ20121004384
公開日2012年9月5日 申請日期2012年2月26日 優(yōu)先權日2012年2月26日
發(fā)明者曾呂明, 楊迪武, 紀軒榮 申請人:曾呂明, 楊迪武, 紀軒榮