专利名称：基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光声激发技术，特别是涉及一种基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源。
背景技术：
二维激光振镜具有体积小、响应速度快、扫描速度高、扫描范围大等优势，目前广泛用于激光标刻、激光切割、激光打孔等领域。但在较大的扫描视场中，当光束向边缘扫描时，激光的光程发生了变化，因此扫描点不再是光束的原始聚焦位置，此时需增加一个动态聚焦系统来实现聚焦在整个扫描平面，此即三轴扫描振镜。光声技术通常采用具有微焦级能量和纳秒级脉宽的固体激光器作为激发源，但其 体积大、价格高、维护难等众多缺点一直阻碍着光声系统的市场化推广。近年来，具有体积小、重量轻、寿命长、转换效率高和覆盖波段范围广等优点的半导体激光器，正作为直接应用光源或泵浦光源逐步应用于光声领域。例如，2006年Alien等报道了采用四个脉冲激光二极管组成的阵列作为光声激励源实现了大面积的二维光声成像(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 等报道了采用单个调幅的连续激光二极管作为光声激励源同样也实现了大面积的光声扫描成像(K. Maslov and L. V. Wang, “Photoacoustic imaging of biological tissue withintensity-modulated continuous-wave laser,，，J. Biomed. Opt. 13(2)，024006,2008);由于半导体激光器的峰值功率较低，一般情况下不超过200W，所以以上方法需要传感器由步进电机驱动做圆周或线性机械扫描接收不同方向的光声信号，具有耗时长、操作复杂、机械振动大等众多缺点，在实际应用中显然存在相当大的局限性，无法满足实际的高精度、高稳定性和快速成像需求。

发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，它将快速、高效的三轴扫描振镜技术应用到光声激发领域，并与激光二极管实现一体化设计，可实现小型的三维光声激励源。为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案
一种基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，其特征在于它包括激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机、外壳；扩束透镜组与直线电机机械连接；x轴反射振镜与X轴电机机械连接；γ轴反射振镜与Y轴电机机械连接；激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机被安置于外壳内；激光二极管发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组准直后，由扩束透镜组扩束，再由聚焦透镜组聚焦，然后依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜和保护镜后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；X轴电机和Y轴电机可被驱动并分别带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做激光扫描，直线电机可驱动并带动扩束透镜组移动使光束在Z轴方向做激光扫描，即得到了三维光声场。所述激光二极管的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。所述准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜和场镜组可分别由一块或多块透镜组合。本发明的有益效果是
(I)本发明采用高速的三轴扫描振镜，通常扫描速度不低于3ΚΗΖ (即300X300扫描点只需30秒)，扫描速度远高于传统的传感器由步进电机控制做圆周和线性机械扫描，有效的提闻了系统的检测时间。(2)由于三轴扫描振镜通常是采用精密伺服电机控制反射镜和扩束透镜组的移动来实现光束的三维扫描，解决了二维激光振镜在大面积扫描中焦点离焦的缺点，具有聚焦范围大、扫描精度高、扫描惯量低、焦点调节易、机械振动小、漂移值低等优点，有效提高了系统的扫描精度、稳定性和实用性。(3)由于三轴扫描振镜系统具有体积小和结构紧凑的特点，与小体积的激光二极管一体化设计，实现了三维光声成像的小型化激励。


图I为实施例I的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例作具体说明
实施例I 本实施例的结构如图I所示，各元件的名称为1.激光二极管、2.准直透镜组、3.扩束透镜组、4.聚焦透镜组、5. X轴反射振镜、6. Y轴反射振镜、7.场镜、8.直线电机、9. X轴电机、10. Y轴电机、11.外壳。其中光源I选用脉冲的半导体激光二极管(PGAS1S24，Hoffo)，工作波长为905nm，峰值功率为49W，脉宽为150ns，单脉冲能量约为7. 3uJ ;X轴和Y轴电机采用精密伺服电机，重复精度可达8 μ rad,直线电机精度可达O. 32微米。本实例包括激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机、外壳；扩束透镜组与直线电机机械连接；χ轴反射振镜与X轴电机机械连接；γ轴反射振镜与Y轴电机机械连接；激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机被安置于外壳内；激光二极管发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组准直后，由扩束透镜组扩束，再由聚焦透镜组聚焦，然后依次经过X轴反射振镜、Y轴反射振镜和保护镜后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；χ轴电机和Y轴电机可被驱动并带动X轴反射振镜和Y轴反射振镜偏转使光束在X-Y平面做激光扫描，直线电机可驱动并带动扩束透镜组移动使光束在Z轴方向做激光扫描，即得到了三维光声场。所述激光二极管的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。所述准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜和场镜组可分别由一块或多块透镜组合而成。
权利要求
1.一种基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，其特征在于它包括激光二极管(I)、准直透镜组(2)、扩束透镜组(3)、聚焦透镜组(4)、X轴反射振镜(5)、Y轴反射振镜(6)、场镜(7)、直线电机(8)、X轴电机(9)、Y轴电机(10)、外壳(11);扩束透镜组(3)与直线电机(8 )机械连接；X轴反射振镜(5 )与X轴电机(9 )机械连接；Y轴反射振镜(6 )与Y轴电机(10)机械连接；激光二极管(I)、准直透镜组(2)、扩束透镜组(3)、聚焦透镜组(4)、X轴反射振镜(5)、Y轴反射振镜(6)、场镜(7)、直线电机(8)、X轴电机(9)、Y轴电机(10)被安置于外壳(11)内；激光二极管(I)发射出脉冲式或经调制后的连续式激光，经准直透镜组(2)准直后，由扩束透镜组(3)扩束，再由聚焦透镜组(4)聚焦，然后依次经过X轴反射振镜(5)、Υ轴反射振镜(6)和保护镜(7)后聚焦照射在被测样品上激发出光声信号；Χ轴电机(9)和Y轴电机(10)可被驱动并带动X轴反射振镜(5)和Y轴反射振镜(6)使光束在X-Y平面做激光扫描，直线电机(8)可驱动并带动扩束透镜组(3)移动使光束在Z轴方向做激光扫描，即得到了三维光声场。
2.根据权利要求I所述的基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，其特征在于所述激光二极管(I)的辐射波长为紫外至红外范围里一个或多个波长。
3.根据权利要求I所述的基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，其特征在于所述准直透镜组(2)、扩束透镜组(3)、聚焦透镜组(4)和场镜(7)可分别由一块或多块透镜组合而成。
全文摘要
本发明提供一种基于三轴扫描振镜的便携式三维光声激励源，包括激光二极管、准直透镜组、扩束透镜组、聚焦透镜组、X轴反射振镜、Y轴反射振镜、场镜、直线电机、X轴电机、Y轴电机、外壳，可实现大面积、高速度、高稳定性的三维光声激励扫描。本发明将快速、高效的三轴扫描振镜应用到多维光声激发领域，并与小体积的激光二极管一体化设计，实现了三维光声成像的小型化激励。
文档编号G01N21/17GK102654448SQ20121004384
公开日2012年9月5日 申请日期2012年2月26日 优先权日2012年2月26日
发明者曾吕明, 杨迪武, 纪轩荣 申请人:曾吕明, 杨迪武, 纪轩荣