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用于光学相干层析的高功率波长扫描激光源

2009-03-17 14:20
Radow
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        作者:Gail Overton

        目前,傅立叶域光谱光学相干层析(OCT)技术广泛用于生物医学成像领域。它可以提供微米量级的分辨率。具有高调谐速度以及高输出功率的新型波长扫描激光源,对提高光学相干层析的性能起到了关键作用。最近,加拿大的多伦多大学和Ryerson大学的研究人员采用傅立叶域锁模(FDML)技术,研发出了至今为止功能最为强大的波长扫描光源。[1]他们使用输出功率为52.6mW的光纤激光器,在中心波长1320nm处、以62.6kHz的重复率扫描 113nm的调谐范围。由于该光源相干长度较长,因而空气中OCT的测距深度提高到8.1mm,轴向分辨率达7.9μm(对应的组织内分辨率为 5.8μm,假设组织的折射率为1.3)。


        该波长扫描光源在环形光纤激光器中采用宽带半导体光放大器(SOA,购于Covega公司)作为放大介质,并配有3.3km长的光纤延迟线。光纤准直器用于在光纤以及多角扫描仪之间进行光耦合。扫描仪由830线/mm的光栅、共焦望远镜、72面多角镜(购于Lincoln Laser公司)以及镀金反射镜构成。
具有特定波长的光束在特定的时间通过旋转的多角镜反射,然后入射到激光腔。系统的波长调谐范围由多角镜的面数、共焦望远镜的焦距以及光栅周期决定。在扫描范围112nm、光纤延迟线长度为3.3km的条件下,能够获得62.6kHz的扫描频率,这与计算获得的62.7kHz的锁模频率相一致。

 

 

        通过测量峰值傅立叶灵敏度与反射深度的函数关系,研究人员研究了该激光源的相干长度。实验中获得了8.1mm的OCT测距深度,对应于空气中16.2mm的光程差,并且灵敏度下降了8.7dB(1/e2值)。当测距深度超过15mm时,依然能够区分不同的傅立叶分量。


        研究人员认为高输出功率、高重复率以及相干长度较长的波长扫描激光源用途广泛,例如实时三维生物医学成像以及在建筑物、水坝、石油开采中,对应变以及温度进行光学传感。

参考文献
1.G.Y. Liu et al., Optics Express 16(18) 14095 (Sept. 1, 2008).


        可产生两束激光的新型激光器


        美英的两名研究人员发现了可产生两束激光的新型激光器。两人在导师的指引下,建立了一个小型金属激光器,称之为量子级联激光器,而后他们惊奇地发现,该器件发出的激光束不是一条,而是两条。其中一束光是普通的激光束,而另一束则具备不同寻常的特性,只需要非常少的能量就可以产生。这无疑为新型物理激光器带来了福音,只要可以将普通的激光束屏蔽掉,就可以获得更好、更省电的激光。


        此次新发现很可能对于空气质量监测、医疗诊断、国土安全以及其他化学品应用领域产生重要影响。


        发动机异种材料激光焊接取得新进展


        涡轮增压器是柴油发动机的关键部件,能有效改善发动机动力性能,其异种材料焊接质量对整机性能起着决定性作用。中科院力学研究所发动机科学与工程联合实验室在涡轮增压器异种材料激光焊接技术方面取得了重要进展。实验室提出的新焊接方法,解决了由于异种金属热物理性质的差异而出现的焊缝偏熔和未熔合现象。研究表明,采用优化后的焊接工艺可以保证焊缝抗拉强度高于母材。
与传统焊接工艺相比,优化后的激光焊接工艺不但满足了高焊接强度要求,还极大地提高了焊接效率,为提高柴油发动机性能提供了重要技术保障。
 

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