CN101199413B - 光学相干层析成像方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学相干层析成像方法及其装置，属于光学测量、医疗检测仪器技术领域。包括：将测量光束产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测物体的一点；被测物体的反射光由原光路返回后，和所述反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光，其中第一束光从原路返回，第二束光被延迟一设定的光程再反射后从原路返回；返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测物体进行扫描；每移动到一个点，该可调光延迟元件做一次延迟操作，重复操作，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；将干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示。本发明具有移动方便、体积小、数据易处理等优点。
Description
技术领域
本发明属于光学测量、医疗检测仪器技术领域。特别涉及使用相干激光或发光二极管光源照射被测物体，通过偏振态发生设备、偏振态分析设备、光相位快速调节设备，以及其他光路装置和光电转换分析***，完成被测物体内部结构的立体成像和所有断层数据集合。
背景技术
光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography)，简称OCT，是近十几年间迅速发展起来的，继超声波、X线计算机断层摄影(XCT)、磁共振成像(MRI)等技术之后的又一种新的生物组织成像技术。它集半导体激光和超快激光技术、光学技术、超灵敏探测技术、精密自动控制和计算机图像处理等技术于一体，能够对人体、生物体进行无损伤活体检测，可获得生物组织内部微观结构的高分辨截面图像。
断层扫描技术，是当今材料科学研究和医疗诊断技术中无损伤探测物体内部结构的先进手段。目前主要采用的有超声波、X线计算机断层摄影(XCT)、磁共振成像(MRI)等技术。
以上三种和OCT相比，主要存在成像清晰度差、数据处理不方便等缺点。
目前OCT一个典型的技术，是采用空间光学光路***进行。其光路结构及及方法如图1所示。该光路结构包括：光源101，设置在该光源的输出光束上的光分束器103，光分束器103将该光束分为与其同轴的第一光路和与其垂直的第二、第三光路；在该光源的输出光束上设置一准直透镜102，在该第一光路上设置第一透镜106和反射镜107，设置在该第二光路上的第二透镜104和被测物体105，设置在该第三光路上的光探测器108和与光探测器108相连的信号采集处理器109及计算机110。
该***的光学相干层析成像方法包括以下步骤：
1)光源101发出的测量光，经过透镜102准直后到达光分束器103，分为透射光和向上的反射光；向上的反射光(探测光)经透镜104照射到被测物体105的一个点；被测物体105的反射光反射回光分束器103；透射光通过透镜106照射到后面的参考光反射镜107反射回光分束器103；
2)所述两束光交汇后经光分束器103向下产生干涉后进入光探测器108，同时产生对应的电信号；
3)上下左右移动光源的测量光束，对被测物体进行扫描，直到被测物体的每个截面上的每一点，每移动一次重复步骤1)-步骤2)
4)信号采集处理器109将干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机110进行图像分析和显示。
图1中上述***右侧的反射镜107可以左右移动，从而产生不同光程长度的干涉参考光，以对应被测物体105不同深度的反射光。当探测光照射到被测物上面的时候，除了物体表面会产生一个反射光，物体的深层也会有反射光出来；每当照射在被测样品105上的探测光在样品上移动到一个位置，反射镜107左右移动一次，改变了参考光得光程。这时候，如果参考光的光程增加了，在图1中向下传输到达光探测器108的光产生的干涉，就会是对应样品深处的反射光的干涉；也就是说，这个光程下的参考光，只和样品深层的反射光相干。这样每移动一个样品上照射点，反射镜107就做一次移动，信号采集电路109就可以记录一组样品不同深度反射光的干涉光信息。当照射点把整个样品都照射一遍，最终就可以获得一系列对应被测物体105不同深度的干涉数值，进而组合形成各个层面的完整图像，实现层析成像的目的。
现有的OCT技术存在以下缺点：
1、该***采用空间光学装置，移动、搭建比较困难，实用性较差，很容易受振动等方面外界条件影响。
2、参考光反射镜移动速度慢，从而大大影响了测量速度。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种光学相干层析成像方法及其装置，本发明既可以高精度、方便、快捷地通过OCT原理进行被测物体的光层析图像，同时还具有移动方便、体积小、数据易处理等优点。
本发明首先提出了一种光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将测量光源发出测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件(反射率约在4％～10％之间)，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测物体的一点；
2)被测物体的反射光由原光路返回后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测物体进行扫描；每移动到一个点，该可调光延迟元件做一次延迟操作，重复步骤1-3，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；
5)信号采集处理电路将干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示。
本发明提出的另一种改进的光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将波长为λ1的测量光源发出的光做为测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测物体的一点；
2)被测物体反射光返回原光路后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件后从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测物体进行扫描，每移动到一个点，可调光延迟元件做一次延迟操作重复步骤1-3，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；
5)将一波长为λ2的参照光源(其波长λ2不同于测量光的波长λ1)，并被分为两束参照光分别进入所述第一光路和第二光路，其中第一束参照光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束参照光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程后，再经第二反射元件反射重新穿过光延迟元件，再次被延迟一设定的光程后从原路返回；
7)所述返回的两束反射参照光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
8)信号采集处理电路将测量干涉光电信号和参照干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示。其中通过分析参照光束的变化，分析出光路对光信息的影响，可以对测量光束的信息进行修正和补充。
本发明提出的一种光学相干层析成像装置，其特征在于，该装置包括：
一个测量光源，用来照射被测物品，产生带有被测物品信息的测量光信号；
一个具有三端口的光学装置(如光环形器)，其中第一端口用来接受所述光源发出的测量光并从第二端口输出；
一个带有一定反射功能的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，连接在所述具有三端口的光学装置第二端口处，用于透射该光学装置第二端口输出的测量光且将一部分测量光直接反射回该光学装置第二端口；
一个光测量探头，设置在该透光器件的透光路上，用于接收的所述具有三端口的光学装置的第二端口输出的光，并发射到被测物体上(该探头可相对被测物体做二维平面运动，用以从正面完整扫描照射整个被测物体正面可以看到的所有点)，同时接收携带被测物品信息的反射光返回到该光学装置第二端口后从其第三端口输出；
一个具有四个端口的光学装置(如光纤耦合器)，该第一端口接收来自所述具有三端口的光学装置第三端口输出的光，并将该光分成两路从第三、第四端口输出；
一个可控快速光延迟装置(如可控快速光延迟线)，其一端接在所述具有三端口的光学装置的第三端口输出的光路上，用来(精确并快速)调节该光路中的光程；
第一个反射镜，接在可控快速光延迟装置的另一端，用来将可控快速光延迟装置输出的光反射回可控快速光延迟装置；再通过可控快速光延迟装置从所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出；
第二个反射镜，接在所述具有四个端口的光学装置的第四端口输出的光路上，用来将来自该光学装置的第四端口的输出光反射回该光学装置并从该光学装置的第二端口输出；
第一个光电探测器，连接在光耦合器的第二端口输出的光路上，用来测量该光路输出光的光强变化，并转成相应的电信号输出；
一套电路***，用来处理光电探测器的电信号，并控制所述***各器件运行，输出测量结果。
在上述各器件的基础上，该装置还包括一个波长为λ2的参照光源和连接在该参照光源输出光路上的一个波分合复用器，用来将一束参照光合并到测量光路中；该波分合复用器的另一光输入端与所述具有三个端口的光学装置第三端口相连，该波分合复用器的光输出端口和所述具有四个端口的光学装置的第一端口相连。
该装置还可包括第二波分解复用器和第二个光电探测器。用来将测量光和参照光分开，并向第二个光探测器输出一个参照光信号。该第二波分解复用器的两个输出端分别与所述第一、第二光电探测器的输入端相连，该第二波分复用器的输入端与所述具有四个端口的光学装置第二端口相连，该第二个光电探测器的输出端与所述电路***的信号采集电路相连。
上述装置还可包括一个光隔离器接在第一个波分复用器和具有四个端口的光学装置之间，阻止光耦合器的光回射到第一个波分复用器。
上述装置还可包括一个可控光延迟器，连接在第二个反射镜和具有四个端口的光学装置第四端口之间的第二光路，用以调节该光路中的光程；
上述装置还可包括一个显示器连接在电路***后面，用来显示经电路***运算产生的层析图象。
上述装置还可包括一个偏振器件(可选偏振发生器、偏振控制器、偏振调制器或偏振开关之一种)，连接在测量光源的输出端，用来将该光源发出的光根据测试需要调节成一个所需要的偏振态；
上述装置还可包括一个可控光衰减器连接在光耦合器第三端口和可控快速光延迟器之间，或者连接在具有四个端口的光学装置第四端口和第二反射镜之间，用来调节该路光强，使之和另外一路反射回光的光强相匹配；
上述装置所述第一反射镜和第二反射镜可采用法拉第反射镜，用来消除测量光在传输过程中因传输媒介造成的偏振干扰；
还可包括将所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出的测量光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三光探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述具有四个端口的光学装置的第二输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三光电探测器连接；所述第一和第三光电探测器的输出端同时连接在所述电路***上。
上述装置还可包括将所述波分解复用器输出测量光的第一输出端的光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三光探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述波分解复用器的第一输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三光电探测器连接；所述第一、算二和第三光电探测器的输出端同时连接在所述电路***上。
本发明的主要特点及有益的效果：
本发明的方法引入了光偏振信号作为测量信息载体，采用光偏振控制方法，从而可以克服光纤***应力产生的偏振相关影响，不但使得测量稳定性大大提高，且可消除因为被测样品和光传输媒介(如光纤)双折射因素带来的干扰，使得测量精度大为提高；还可增加层析信息，从而提高了层析精度。
本发明装置可以采用全光纤光路***进行光信号的传输，可以克服空间光路***不易搬动、容易受外界振动等影响的缺点；采用了可高速运动的快速光延迟线改变光程，使得测量过程非常迅速，可以实现实时监测。
附图说明
图1为目前已有的OCT光学***示意图；
图2为本发明的实施例1光学结构示意图；
图3为本发明的实施例1工作流程原理图；
图4为本发明的实施例2(图2的改进型)光学结构示意图，其中图2中光探测器217被一个偏振分束器2171和两个光探测器(217、2173)组成的器件组所代替；
图5为本发明的实施例3光学结构示意图。
图6为本发明的实施例4(对图5的改进)光学结构示意图；其中图5中得光探测器517被一个偏振分束器5171和两个光探测器(517、5173)组成的器件组所代替；
具体实施方式
本发明提出的光学相干层析成像方法及其装置结合附图及实施例详细说明如下：
本发明首先提出了一种光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将测量光源发出测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测物体的一点；
2)被测物体的反射光由原光路返回后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测物体进行扫描；每移动到一个点，该可调光延迟元件做一次延迟操作，重复步骤1-3，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；
5)信号采集处理电路将干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示。
上述方法步骤1)中还可包括在测量光源输出端加入一个偏振态发生器或偏振控制器，将输出光调节为一个已知的偏振态，该参数可用来作为最终测量分析的参考信息。
上述步骤2)中还包括阻止所述两束反射光回射到测量光被分成两路以前的光路中。
上述方法步骤2)中还包括在第一光路中加入一个光延迟装置，在扫描被测样品前，预先调整两束干涉光的相位，使来自被测样品反射光和来自所述透光器件的反射光之间达到理想的干涉效果。
上述方法步骤2)中所述第一和第二反射元件采用可将入射光的偏振方向旋转90度后反射回去的反射元件，以消除光路中的偏振干扰。
上述步骤3)还可包括：所述返回的两束反射光交汇产生干涉后再进行偏振分束，分为两束光偏振态相互正交的偏振光后，分别进入到两个光探测器产生对应的电信号。
上述方法步骤5)中还包括采集光路中偏振态变化信息，以分析被测样品内部结构和进行层析成像。
本发明提出的另一种改进的光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将波长为λ1的测量光源发出的光做为测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测物体的一点；
2)被测物体反射光返回原光路后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件后从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测物体进行扫描，每移动到一个点，可调光延迟元件做一次延迟操作重复步骤1-3，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；
5)将一波长为λ2的参照光源(其波长λ2不同于测量光的波长λ1)，并被分为两束参照光分别进入所述第一光路和第二光路，其中第一束参照光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束参照光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程后，再经第二反射元件反射重新穿过光延迟元件，再次被延迟一设定的光程后从原路返回；
6)所述返回的两束反射参照光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
7)信号采集处理电路将测量干涉光电信号和参照干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示；其中通过分析参照光束的变化，分析出光路对光信息的影响，可以对测量光束的信息进行修正和补充。
上述方法步骤1)中还包括在测量光源输出端加入一个偏振态发生器或偏振控制器，将输出光调节为一个已知的偏振态，该参数可用来作为最终测量分析的参考信息。
上述方法步骤2)中还包括阻止所述两束测量光反射光和参照光反射光回射到所述测量光和参照光被分成两路以前的光路中。
上述方法步骤2)中还包括在第一光路中加入一个光延迟装置，在扫描被测样品前，预先调整两束干涉光的相位，使来自被测样品反射光和来自所述透光器件的反射光之间达到理想的干涉效果。
上述方法步骤2)中还包括第一和第二反射元件采用可将入射光的偏振方向旋转90度反射回去的反射元件，以消除光路中的偏振干扰。
上述方法步骤3)还具体包括所述返回的两束测量反射光交汇产生干涉后再进行偏振分束，分为两束光偏振态相互正交的偏振光后，分别进入到两个光探测器产生对应的电信号。
上述方法步骤7)中还包括通过采集光路中偏振态变化信息，分析被测样品内部结构和进行层析成像。
本发明提出的一种全光纤光学相干层析成像装置，其特征在于，该装置包括：
一个测量光源，用来照射被测物品，产生带有被测物品信息的测量光信号；
一个具有三端口的光学装置(如光环形器)，其中第一端口用来接受所述光源发出的测量光并从第二端口输出；
一个带有一定反射功能的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，连接在所述具有三端口的光学装置第二端口处，用于透射该光学装置第二端口输出的测量光且将一部分测量光直接反射回该光学装置第二端口；
一个光测量探头，设置在该透光器件的透光路上，用于接收的所述具有三端口的光学装置的第二端口输出的光，并发射到被测物体上(该探头可相对被测物体做二维平面运动，用以从正面完整扫描照射整个被测物体正面可以看到的所有点)，同时接收携带被测物品信息的反射光返回到该光学装置第二端口后从其第三端口输出；
一个具有四个端口的光学装置(如光纤耦合器)，该第一端口接收来自所述具有三端口的光学装置第三端口输出的光，并将该光分成两路从第三、第四端口输出；
一个可控快速光延迟装置(如可控快速光延迟线)，其一端接在所述具有三端口的光学装置的第三端口输出的光路上，用来(精确并快速)调节该光路中的光程；
第一个反射镜，接在可控快速光延迟装置的另一端，用来将可控快速光延迟装置输出的光反射回可控快速光延迟装置；再通过可控快速光延迟装置从所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出；
第二个反射镜，接在所述具有四个端口的光学装置的第四端口输出的光路上，用来将来自该光学装置的第四端口的输出光反射回该光学装置并从该光学装置的第二端口输出；
第一个光电探测器，连接在光耦合器的第二端口输出的光路上，用来测量该光路输出光的光强变化，并转成相应的电信号输出；
一套电路***，用来处理光电探测器的电信号，并控制所述***各器件运行，输出测量结果。
上述电路***包括：一个信号采集电路，连接在第一光电探测器的输出端，用来将光电探测器发出的电信号放大处理并转换成数字信号；
一个中央控制电路(CPU)，连接在信号采集电路的输出端，用来处理接收到的探测信号，同时通过电路连接向所述光源、快速光延迟线、光探头有源光电器件发出控制指令；
一个电源，为光源、信号采集电路、光延迟器、光测量探头及中央处理器等供电。
上述装置还可包括一个可控光衰减器连接在具有四个端口的光学装置第三端口和可控快速光延迟装置之间，或者连接在该光学装置第四端口和第二反射镜之间，用来调节该路光强，使之和另外一路反射回光的光强相匹配；
上述装置还可包括一个光隔离器接在具有三个端口的光学装置第三端口和具有四个端口的光学装置第一端口之间，阻止具有四个端口的光学装置的光回射到具有三个端口的光学装置。
上述装置还可包括一个可控光延迟器，连接在第二个反射镜和具有四个端口的光学装置第四端口之间，用以调节该光路中的光程，使光路中的干涉光达到最佳匹配；
上述装置还可包括一个偏振器件(可选偏振发生器、偏振控制器、偏振调制器或偏振开关之一种)，连接在所述测量光源的输出端和具有三个端口的光学装置第一端口之间，用来将光源发出的光根据测试需要调节成一个所需要的偏振态；
上述装置还可包括一个显示器连接在中央处理器后面，用来显示经中央处理器运算产生的层析图象。
上述装置还可包括一个用来将所述具有四个端口的光学装置的第二端输出的光分为偏振态相互垂直的两路光的偏振分束器和第二个光电探测器，偏振分束器输入端连接在所述具有四个端口的光学装置的第二端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一光电探测器连接；偏振分束器的一个反射光输出端与第二光电探测器连接；所述信号采集电路同时连接在第一、第二光电探测器的输出端。
上述装置的第一反射镜和第二反射镜可采用法拉第反射镜，用来消除测量光在传输过程中因传输媒介造成的偏振干扰。
本发明提出的另一种光学相干层析成像装置，其特征在于，该装置包括：
一个的测量光源(波长为λ1)，用来照射被测物品，产生带有被测物品信息的测量光信号；
一个具有三端口的光学装置(如光环型器)，其中第一端口用来接受所述光源发出的光并从第二端口输出；
一个带有一定反射功能的透光器件(反射率大约在4％～10％之间)，连接在所述具有三端口的光学装置第二端口处，用于透射该光学装置第二端口输出的测量光且将一部分测量光直接反射回该光学装置第二端口；
一个光测量探头，设置在该透光器件的透光路上，用于接收具有三端口的光学装置的第二端口输出的光并发射到被测物体上(该探头可相对被测物体做二维平面运动，用以完整扫描照射整个被测物体正面可以看到的所有点)，同时接收携带被测物品信息的反射光返回到光环行器503第二端口并从其第三端口输出；
一个具有四个端口的光学装置(如光纤耦合器)，该第一端口接收来自光环形器第三端口输出的光，并将该光分成两路从具有四个端口的光学装置的第三、第四端口输出；
一个可控快速光延迟器，其一端接在具有四个端口的光学装置的第三端口输出的光路上，用来(精确并快速)调节该光路中的光程；
第一个反射镜，接在可控快速光延迟器的另一端，用来将可控快速光延迟器输出的光反射回可控快速光延迟器，再通过可控快速光延迟器从具有四个端口的光学装置的第二端口输出；
第二个反射镜，接在具有四个端口的光学装置的第四端口输出的光路上，用来将来自该光学装置的第四端口的输出光反射回该光学装置并从该光学装置的第二端口输出；
第一光电探测器连接在具有四个端口的光学装置的第二端口输出的光路上，用来测量该光路输出光的光强变化，并转成相应的电信号输出；
一套电路***，用来处理光电探测器的电信号，并控制所述***各器件运行，输出测量结果。
该电路***可包括：一个信号采集电路连接在第一光电探测器的输出端，用来将光电探测器发出的电信号放大处理并转换成数字信号；
一个中央控制电路(CPU)连接在信号采集电路的输出端，用来处理接收到的探测信号，同时通过电路连接向光源、快速光延迟器、光探头有源光电器件发出控制指令；
一个电源为光源、信号采集电路、光延迟器、光测量探头及中央处理器等供电；
上述各器件与前一个装置的基本组成相同，在此基础上，该装置还包括一个参照光源(波长为λ2，λ2与λ1不相同)和连接在该参照光源输出光路上的一个第一波分复用器(如波分合复用器)，用来将一束参照光合并到测量光路中；该波分复用器的另一光输入端与所述具有三个端口的光学装置第三端口相连，该波分复用器的光输出端口和所述具有四个端口的光学装置的第一端口相连。
该装置还包括一个第二波分复用器(如波分解复用器)和第二个光电探测器。用来将测量光和参照光分开，并向第二个光探测器输出一个参照光信号。该第二波分复用器的两个输出端分别与所述第一、第二光电探测器的输入端相连，该第二波分复用器的输入端与所述具有四个端口的光学装置第二端口相连，该第二个光电探测器的输出端与所述电路***的信号采集电路相连。
上述装置还可包括一个光隔离器接在第一波分复用器和具有四个端口的光学装置之间，阻止光耦合器的光回射到第一个波分复用器。
上述装置还可包括一个可控光延迟器，连接在第二个反射镜和具有四个端口的光学装置第四端口之间的第二光路，用以调节该光路中的光程；
上述装置还可包括一个显示器连接在电路***后面，用来显示经电路***运算产生的层析图象。
上述装置还可包括一个偏振器件(可选偏振发生器、偏振控制器、偏振调制器或偏振开关之一种)，连接在测量光源的输出端，用来将该光源发出的光根据测试需要调节成一个所需要的偏振态；
上述装置还可包括一个可控光衰减器连接在光耦合器第三端口和可控快速光延迟器之间，或者连接在具有四个端口的光学装置第四端口和第二反射镜之间，用来调节该路光强，使之和另外一路反射回光的光强相匹配；
上述装置所述第一反射镜和第二反射镜可采用法拉第反射镜，用来消除测量光在传输过程中因传输媒介造成的偏振干扰；
上述装置还可包括将所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出的测量光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三光探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述具有四个端口的光学装置的第二输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三光电探测器连接；所述第一和第三光电探测器的输出端同时连接在所述电路***上。
上述装置还可包括将所述波分解复用器输出测量光的第一输出端的光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三光探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述波分解复用器的第一输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三光电探测器连接；所述第一、第二和第三光电探测器的输出端同时连接在信号采集电路的输入端。
本发明设计的实现本发明方法的全光纤偏振式光学相干层析高精度成像的装置实施例1，其组成结构如图2所示，本装置包括：一个整体机箱，在该机箱正面设置由显示屏构成的显示装置221，在机箱内安装有：一测量光源201，一偏振发生器(或偏振控制器)202(可选用)，一光环行器203，一个光隔离器208(可选用)，一个光耦合器209，一个可控光衰减器212(可选用)，一个快速可控光纤延迟器214，一个可控光延迟器213(可选用)，两个法拉第反射镜216、215，一个光探测器217，一个数据采集电路219，一个中央控制电路(CPU)220、一个显示器221(可选用)；一个带有一定反射功能(反射率大约在4％～10％之间)的透光光学探头(其中光学探头中主要光学部件是一个平凸透镜；即将图中的206合并到205合成一个器件)205构成本装置的光探测机构，以及电源。上述各光学元器件通过光纤连接，电路元件通过导线连接，具体说明如下：
测量光源201电输入端连接到中央控制电路220，并通过中央控制电路获得供电；光输出端与偏振发生器(或偏振控制器)202光输入端通过光纤相连；
偏振发生器(或偏振控制器)202的电输入端与中央控制电路220相连，光输出端与光环形器203的端口1通过光纤相连；
光环形器203的端口2与光学探头205输入/输出端口通过光纤相连，端口3和光隔离器208的光输入端口通过光纤相连；
光耦合器209的第一个端口与光隔离器208的光输出端口通过光纤相连，使得光纤中的光只能从光环形器203向光耦合器209传播。光耦合器209同一侧的第二个端口和光电探测器217光输入端通过光纤相连；光耦合器209第三、四个端口分别和可控光衰减器212、可控光延迟器213相连；
可控光衰减器212的两个光输入/输出端口分别与光耦合器209第三端口和快速可控光延迟器214相连，并通过电路连接到中央控制电路220接受其控制；
快速可控光纤延迟器214的一个光学端口和光衰减器212相连，另外一个光学端口和一个第一法拉第旋转镜216相连。同时快速可控光延迟器214通过电路连接到中央控制电路220接受其控制；
光延迟器213的两个光学端口，其中一个和光耦合器209的第四端口相连，另外一个和另外一个第二法拉第旋转镜215相连。同时通过电路连接到中央控制电路220接受其控制；
光电探测器217的电信号输出端通过一个数据采集电路219和中央控制电路220相连；
图像显示装置221与中央控制电路220相连，接受中央控制电路220信息并显示图像。
本装置的各部分器件的功能及实施例分别说明如下：
测量光源201用来为整个***提供测量光，本实施例采用General Photonics公司SLD-101型号产品。
偏振发生器或偏振控制器202用来将测量光调整为一个固定已知的光偏振态，使得测量过程中不易受到***中的偏振噪声的干扰，也便于数据分析时，将偏振信息加入到分析数据当中；本实施例的偏振发生器202采用General Photonics公司PSG-001型号产品。
光环形器203用来分配探测光，使探测光照射到被测样品204，并将被测样品204反射光返回进入到测量***。光环形器的实施例采用市场常规的光通信用光环形器。
光学探头205用于发出探测光到被测样品204上，同时接受被测物体204的反射光；光学探头205的实施例的主要光学部件采用一个普通小型平凸聚焦透镜；该平凸透镜的平面段朝向光环型器203第二端口的方向，其平面不镀增透膜，这样，在样品反射光进入光学探头之前，已经有一束一定强度的测量光被反射回光环行器203，作为和样品反射光进行干涉的参考光束。这里说明一点，这个有一定反射率的透光器件(本实施例采用平凸透镜)的设计反射率的大小，可根据被测物体对测量光的反射能力来决定，如果被测物体的反射光能力强，则需要所述透光器件的反射率强一些，以保证从被测物体反射回来的测量光的光强和透光器件的反射光光强相匹配，最终可以得到一个较好的干涉效果。
可选用的光隔离器208用于限制光信号的传输方向只能从光环形器203向光耦合器209方向传播，使得从光耦合器209回来的反射光不会回到光环形器。光隔离器的实施例采用市场通用光通信光隔离器。
光耦合器209用于将从光环形器203过来的光束分成两束分别传输到光衰减器212和光延迟器213，并将最终从两个法拉第旋转镜215、216反射回来的光信号合并产生干涉后，传输到光电探测器217中。光耦合器的实施例采用市场通用光通信用光耦合器；
快速光延迟器214通过接受电控制信号使光程快速变化，实现方式之一是对光纤的长度进行拉伸，从而改变其中通过光的光程，以使光耦合器209中产生对应被测样品不同深度层面的反射光的干涉光。快速光延迟器214的实施例采用General Photonics公司FPS-001型号产品。
光延迟器213用于针对不同被测物品和整个测量***状况，对产生干涉的两条光路的光程差进行定量相位初调，以保证只有有效测量光束产生干涉。光延迟器213的实施例采用General Photonics公司MDL-002型号产品。
可控光衰减器212用于调节快速光延迟器214中的光强，使这一路光强和另外一路光强保持均衡，从而使得两束光的干涉效果更好。可控光衰减器212也可放置在光延迟器213所在的光路中。本实施例的可控光衰减器采用捷迪讯公司常规产品。
法拉第反射镜215、216用于将来自光耦合器的两束相干光束反射回光耦合器，使之产生干涉。法拉第反射镜的另外一个作用是通过旋光效应，把光路中产生的偏振噪声消除掉。法拉第反射镜的实施例采用General Photonics公司FRM-001型号产品。
光电探测器217用来将光信号转换成电信号，并传输到数据采集电路219；光电探测器的实施例采用市场通用的光通信用光电探测器。
数据采集电路219将光电探测器217的模拟电信号转换成数字信号，供中央处理电路220进行数据处理。
中央控制电路220用于分别为光源，偏振发生器，光延迟器，快速光延迟器，光衰减器等提供控制信号。同时接受光电探测器的信号，对这些信号进行分析，计算出对于被测样品每一个层面的成像信息，并将此信号输出。
显示装置221从中央控制电路220接收信号，并将图像进行显示。
电源为光源、信号采集电路、光延迟器、光测量探头及中央处理器等供电；
本实施例的中央控制电路、中央控制电路、显示装置，以及电源均为本领域的常规技术及产品。
本实施例测量一个物体光学层析图像的工作过程结合图3说明如下：
1、使用者接通电源，使得整个机构带电；
2、通过中央控制电路220接通光源201；
3、通过中央控制电路220，调节偏振发生器或偏振控制器202，使光路中的偏振态达到合适的状态(根据光路、器件的偏振敏感度，以及被测物体反射光的偏振特性，调整502，使得输入光的偏振状态能保证干涉光信号的最大清晰)；
4、将光学探头205对准被测物品204；
5、通过中央控制电路220调节光延迟器213，使得两路干涉光的相位达到匹配状态(即保证所需要干涉的达到较好的相干性)；
6、通过中央控制电路220调节光衰减器212，使得光路干涉光的光强达到匹配状态(即保证进行干涉的两束光在光强方面匹配，实现干涉信号的最大清晰)；通过电控或者手动控制，使得光学探头205对被测物体204进行二维扫描；
7、通过中央控制电路220调节快速光延迟器214，使得在光学探头205扫描过程中，每经过一个点，快速光延迟器214都会完成一次延迟变化，以对应被测样品不同深度的反射光；
8、中央控制电路220接受光电探测器217的干涉光强变化；
9、中央控制电路220对所接收到的所有信息进行程序运算，计算出层析信息，并生成图像显示在显示装置221上。
本发明提出的一种对上述实施例1的改进型的全光纤光学相干层析成像的装置实施例2结构如图4所示，其组成结构与实施例1基本相同，其不同之处为：在第一种装置光耦合器209与光探测器217之间加入一个偏振分束器2171，另外加入第二个光探测器2173与第一个光探测器217并连在偏振分束器2171与数据采集电路219之间，偏振分束器2171将光信号分成两束偏振方向相互正交的光，再分别由两个光探测器217、2173接受并产生两个电信号输出给数据采集电路219。利用这种改进的装置，可以将测量光的偏振信息采集到数据采集电路219中，从而可以通过分析样品结构对测量光偏振态的影响，进一步完善测量数据。
本发明的实施例3为双波长全光纤光学相干层析成像装置，该实施例也是对实施例1的改进，其结构如图5所示，该装置包括：一个整体箱体，包括由显示屏构成的显示装置521，在箱体内安装一λ1波长的测量光源501，一偏振发生器(或偏振控制器)502(可选用)，一光环行器503，一个波分复用合复用器506，一个波分复用解复用器510，一个λ2波长的参照光源507，一个光隔离器508(可选用)，一个光耦合器509，一个可控光衰减器512(可选用)，一个可控快速光延迟器514，一个光延迟器513(可选用)，两个法拉第反射镜516、515，一个λ1光探测器518，一个λ2光探测器517，一个数据采集电路519和一个中央控制电路(CPU)520。一个带有一定反射功能(反射率大约在4％～10％之间)的光学探头505，(其中光学探头中主要光学部件是一个平凸透镜；即将图中的506合并到505合成一个器件)205构成本装置的探测机构；上述各光学元器件通过光纤连接，电路元件通过导线连接，具体说明如下：
λ1测量光源501电输入端连接到中央控制电路520，并通过中央控制电路获得供电；光输出端通过光纤与偏振发生器(或偏振控制器)502光输入端相连。
偏振发生器(或偏振控制器)502的电输入端与中央控制电路520相连，光输出端与光环形器503的第一端口相连。
光环形器503的第二端口和安装在箱体上的光学探头505输入/输出端口相连，第三端口和一个波分复用合复用器506的一个光输入端口相连。
波分复用合复用器506的另外一个光输入端口与λ2光源507相连，该光源507通过中央控制电路520获得电源并接受控制。
光耦合器509的第一端口与波分复用合复用器506的光输出端口相连，中间串入一个光隔离器508，使得光纤中的光只能从波分复用合复用器506向光耦合器509传播。光耦合器509的第二端口和一个波分复用解复用器510光输入端相连；光耦合器509的第三端口和可控光衰减器512相连，第四端口和可控光延迟器513相连。
可控光衰减器512的光输入端口和输出端口分别与光耦合器509和快速光延迟器514相连，并通过电路连接接受中央控制电路520的控制。
快速光延迟器514的一个光学端口和光衰减器512相连，另外一个光学端口和其中一个法拉第反射镜516相连。同时快速光延迟器514通过电路接受中央处理电路520的控制。
光延迟器513的两个光学端口，其中一个和光耦合器509的第四端口相连，另外一个光学端口和另外一个法拉第反射镜515相连。同时通过电路接受中央控制电路520的控制。
一个波分复用解复用器510的一个光输入端口和光耦合器509第四端口相连，其中一个输出端口和一个λ2光电探测器517相连；另外一个输出端口和λ1光探测器518相连；
两个光探测器517、518的电信号输出端均通过一个数据采集卡519和中央控制电路520相连；
图像显示装置521与中央控制电路520相连，接受中央控制电路520信息并显示图像。
本装置的各部分器件的功能及实施例分别说明如下：
λ1光源501用来为整个***提供测量光，本实施例采用General Photonics公司SLD-101型号产品。
偏振发生器(或偏振控制器)502用来将测量光调整为一个固定已知的光偏振态，使得测量过程中不易受到***中的偏振噪声的干扰，便于数据分析时，将偏振信息加入到分析数据当中；偏振发生器(或偏振控制器)502的实施例采用General Photonics公司PSG-001型号产品。
光环形器503用来分配探测光，使探测光照射到被测样品504，并将被测样品504反射光返回进入到测量***。光环形器的实施例采用市场常规的光通信用光环形器。
光学探头505用于发出探测光到被测样品504上，同时接受被测物体504的反光；光学探头505本实施例采用普通小型平凸聚焦透镜构成；其中平凸透镜的平面端朝向光环型器503第二端口的方向，其平面不镀增透膜，这样，在样品反射光进入光学探头505之前，已经有一束一定强度的测量光被反射回光环行器503，作为和样品反射光进行干涉的参考光束。
λ2参照光源507用来为整个***的测试提供参照光，本实施例采用GeneralPhotonics公司SLD-101型号产品。
波分复用合复用器506用于将λ1波长的测量光和λ2波长的参照光合复用到一路光纤当中。波分复用合复用器506的实施例采用市场通用光通信波分复用器。
可选用的光隔离器508用于限制光信号的传输方向只能从波分复用合复用器506向光耦合器509方向传播，使得从光耦合器509回来的反射光不会回到波分复用合复用器。光隔离器的实施例采用市场通用光通信光隔离器。
光耦合器509用于将从波分复用合复用器506过来的光束分成两束分别传输到光衰减器512和光延迟器513，并将最终从两个法拉第旋转镜515、516反射回来的光信号合并产生干涉后，传输到波分复用分复用器510中。光耦合器的实施例采用市场通用光通信用光耦合器；
快速光延迟线514通过接受电控制信号使光程快速变化，方法之一是对光纤的长度进行拉伸，从而改变其中通过光的光程，以使光耦合器509中产生对应被测样品不同深度层面的反射光的干涉光。光纤延伸器的实施例采用General Photonics公司FPS-001型号产品。
光延迟器513用于针对不同被测物品和整个测量***状况，对产生干涉的两条光路的光程差进行定量相位初调，以保证只有有效测量光束产生干涉。光延迟器的实施例采用General Photonics公司MDL-002型号产品。
可选用的可控光衰减器512用于调节通过快速光延迟器514的光强，使这一路光强和另外一路光强保持均衡，从而使得两束光的干涉效果更好。可控光衰减器的实施例采用捷迪讯公司常规产品。
法拉第反射镜515、516用于将来自光耦合器的两束相干光束反射回光耦合器，使之产生干涉。法拉第反射镜的另外一个作用是通过旋光效应，把光路中产生的偏振噪声消除掉。法拉第反射镜的实施例采用General Photonics公司FRM-001型号产品。
波分复用解复用器510用来将两个波长的信号光分开并分别传输到两个光电探测器517、518当中。波分复用解复用器510的实施例采用市场通用的光通信波分复用器。
λ2光电探测器517用来将参考光信号转换成电信号，并传输到数据采集电路519；λ1光电探测器518用来将测量光信号转换成电信号，并传输到数据采集电路519；光电探测器的实施例采用市场通用的光通信用光电探测器。
数据采集电路519将光电探测器517、518的模拟电信号转换成数字信号，供中央处理电路520进行数据处理。
中央控制电路520用于分别为光源，偏振发生器，光延迟器，快速光延迟器，光衰减器提供控制信号。同时接受光电探测器的信号，对这些信号进行分析，计算出对于被测样品每一个层面的成像信息，并将此信号输出。
显示装置521从中央控制电路520接收信号，并将图像进行显示。
本实施例测量一个物体光学层析图像的工作过程说明如下：
1、使用者接通电源，使得整个机构带电；
2、通过中央控制电路520接通λ1光源501和λ2光源507；
3、通过中央控制电路520，调节偏振发生器或偏振控制器502，使光路中的偏振态达到合适的状态(根据光路、器件的偏振敏感度，以及被测物体反射光的偏振特性，调整502，使得输入光的偏振状态能保证干涉光信号的最大清晰)；
4、将光学探头504对准被测物品504；
5、通过中央控制电路520调节光延迟器513，使得两路干涉光的相位达到匹配状态(即保证所需要干涉的达到较好的相干性)；
6、通过中央控制电路520调节光衰减器(可选用的)512，使得光路干涉光的光强达到匹配状态(即保证进行干涉的两束光在光强方面匹配，实现干涉信号的最大清晰)；
7、通过电控或者手动控制，使得光学探头505对被测物体504进行平面扫描；
8、通过中央控制电路520调节可控快速光延迟器514，使得在光学探头505扫描过程中，每经过一个点，可控快速光延迟器514都会完成一次拉伸，以对应被测样品不同深度的反射光；
9、中央控制电路520接受两个光电探测器517、518的干涉光强变化；
10、中央控制电路520对所接收到的所有信息进行程序运算，计算出层析信息，并生成图像显示在显示装置521上。
本发明提出的上述第二种全光纤双波长光学相干层析成像的装置实施例3的改进型实施例4结构如图6所示，其组成结构与第二种装置基本相同，其不同之处为：在第二种装置波分解复用器510与光探测器517之间加入一个偏振分束器5171，另外加入第二个光探测器5173与第一个光探测器517并连在偏振分束器5171与数据采集电路519之间，偏振分束器5171将光信号分成两束偏振方向相互正交的光，再分别由两个光探测器517、5173接受并产生两个电信号输出给数据采集电路519。利用这种改进的装置，可以将测量光的偏振信息采集到数据采集电路中，从而可以通过分析样品结构对测量光偏振态的影响，进一步完善测量数据。
Claims (31)
1.一种光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将测量光源发出测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测样品的一点，还包括在该测量光源输出端加入一个偏振态发生器或偏振控制器，将输出光调节为一个已知的偏振态；
2)被测样品的反射光由原光路返回后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测样品进行扫描；每移动到一个点，该可调光延迟元件做一次延迟操作，重复步骤1)-3)，使测量光的干涉相位对应被测样品的不同截面；
5)信号采集处理电路将干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2)中还包括阻止第一、第二反射元件反射的反射光回射到测量光被分成两路以前的光路中。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2)中还包括在第一光路中加入一个光延迟装置，在扫描被测样品前，预先调整两束干涉光的相位，使来自被测样品反射光和来自所述透光器件的反射光之间达到理想的干涉效果。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2)中所述第一和第二反射元件采用可将入射光的偏振方向旋转90度后反射回去的反射元件，以消除光路中的偏振干扰。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤3)还包括：所述返回的两束反射光交汇产生干涉后再进行偏振分束，分为两束光偏振态相互正交的偏振光后，分别进入到两个光探测器产生对应的电信号。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤5)中还包括采集光路中偏振态变化信息，以分析被测样品内部结构和进行层析成像。
7.一种光学相干层析成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将波长为λ1的测量光源发出的光做为测量光束，通过一个带有一定反射率的透光器件，产生一个反射光和一个透射光，该透射光照射到被测样品的一点，还包括在测量光源输出端加入一个偏振态发生器或偏振控制器，将输出光调节为一个已知的偏振态，反映偏振态的参数用来作为最终测量分析的参考信息；
2)被测样品反射光返回原光路后，和所述透光器件的反射光一起合成一束光传输，再被分为两束光分别进入第一光路和第二光路，其中第一束光通过设置在第一光路中的第一反射元件反射后从原路返回，第二束光经过设置在第二光路中的可调光延迟元件被延迟一设定的光程再经第二反射元件反射后，重新穿过所述可调光延迟元件后从原路返回；
3)所述返回的两束反射光交汇产生干涉后进入光探测器产生对应的电信号；
4)上下左右移动照射在被测样品上的光束，对被测样品进行扫描，每移动到一个点，可调光延迟元件做一次延迟操作重复步骤1)-3)，使测量光的干涉相位对应样品的不同截面；
5)将一波长为λ2的参照光源，并被分为两束参照光分别进入所述第一光路和第二光路，其中第一束参照光通过设置在第一光路中的所述第一反射元件反射后从原路返回，第二束参照光经过设置在第二光路中的所述可调光延迟元件被延迟一设定的光程后，再经所述第二反射元件反射重新穿过该光延迟元件，再次被延迟一设定的光程后从原路返回；
6)所述返回的两束反射参照光交汇产生干涉后进入所述光探测器产生对应的电信号；
7)信号采集处理电路将测量干涉光电信号和参照干涉光电信号进行处理，并将处理结果上传到计算机进行图像分析和显示；其中通过分析参照光束的变化，分析出光路对光信息的影响，对测量光束的信息进行修正和补充。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所步骤2)中还包括阻止第一、第二反射元件反射的反射光回射到所述测量光和参照光被分成两路以前的光路中。
9.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述步骤2)中还包括在第一光路中加入一个光延迟装置，在扫描被测样品前，预先调整两束干涉光的相位，使来自被测样品反射光和来自所述透光器件的反射光之间达到理想的干涉效果。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中还包括第一和第二反射元件采用可将入射光的偏振方向旋转90度反射回去的反射元件，以消除光路中的偏振干扰。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3)还包括将所述返回的两束测量反射光交汇产生干涉后再进行偏振分束，分为两束光偏振态相互正交的偏振光后，分别进入到两个光探测器产生对应的电信号。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤7)中还包括通过采集光路中偏振态变化信息，分析被测样品内部结构和进行层析成像。
13.一种全光纤光学相干层析成像装置，其特征在于，该装置包括：
一个测量光源，用来照射被测样品，产生带有被测样品信息的测量光信号；
一个具有三端口的光学装置，其中第一端口用来接受所述光源发出的测量光并从第二端口输出；
一个偏振器件，连接在所述测量光源的输出端和所述具有三个端口的光学装置第一端口之间；
一个带有一定反射功能的透光器件，连接在所述具有三端口的光学装置第二端口处，用于透射该三端口光学装置第二端口输出的测量光且将一部分测量光直接反射回该三端口光学装置的第二端口；
一个光测量探头，设置在该透光器件的透光路上，用于接收的所述具有三端口的光学装置的第二端口输出的光，并发射到被测样品上，同时接收携带被测样品信息的反射光返回到具有三端口的光学装置的第二端口后从其第三端口输出；
一个具有四个端口的光学装置，该具有四个端口的光学装置的第一端口接收来自所述具有三端口的光学装置的第三端口输出的光，并将该光分成两路从该具有四个端口的光学装置的第三、第四端口输出；
一个可控快速光延迟装置，其一端接在所述具有四个端口的光学装置的第三端口输出的光路上，用来调节该光路中的光程；
第一个反射镜，接在可控快速光延迟装置的另一端，用来将可控快速光延迟装置输出的光反射回可控快速光延迟装置；再通过可控快速光延迟装置从所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出；
第二个反射镜，接在所述具有四个端口的光学装置的第四端口输出的光路上，用来将来自所述具有四个端口的光学装置的第四端口的输出光反射回所述具有四个端口的光学装置并从所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出；
第一个光电探测器，连接在所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出的光路上，用来测量该光路输出光的光强变化，并转成相应的电信号输出；
一套电路***，用来处理光电探测器的电信号，并控制所述全光纤光学相干层析成像装置各器件运行，输出测量结果。
14.如权利要求13所述装置，其特征在于，所述电路***包括一个信号采集电路，连接在第一个光电探测器的输出端，用来将第一个光电探测器发出的电信号放大处理并转换成数字信号。
15.如权利要求13所述装置，其特征在于，所述电路***包括一个中央控制电路和一个信号采集电路，所述中央控制电路连接在信号采集电路的输出端，用来处理接收到的探测信号，同时通过电路连接向所述测量光源、可控快速光延迟装置、光测量探头发出控制指令；
一个电源，为测量光源、信号采集电路、可控快速光延迟装置、光测量探头及中央控制电路供电。
16.如权利要求15所述装置，其特征在于，还包括一个显示器，连接在中央控制电路输出端。
17.如权利要求13所述装置，其特征在于，还包括一个可控光衰减器连接在所述具有四个端口的光学装置第三端口和所述可控快速光延迟装置之间，或者连接在所述具有四个端口的光学装置第四端口和所述第二个反射镜之间。
18.如权利要求13所述装置，其特征在于，还包括一个光隔离器接在所述具有三个端口的光学装置第三端口和所述具有四个端口的光学装置第一端口之间。
19.如权利要求13所述装置，其特征在于，还包括一个可控光延迟器，连接在所述第二个反射镜和具有四个端口的光学装置第四端口之间。
20.如权利要求14所述装置，其特征在于，还包括一个用来将所述具有四个端口的光学装置的第二端输出的光分为偏振态相互垂直的两路光的偏振分束器和第二个光电探测器，该偏振分束器输入端连接在所述具有四个端口的光学装置的第二端口，该偏振分束器一个透光输出端与第一个光电探测器连接；该偏振分束器的一个反射光输出端与第二个光电探测器连接；所述信号采集电路同时连接在第一个、第二个光电探测器的输出端。
21.如权利要求13所述装置，其特征在于，所述第一个反射镜和第二个反射镜采用法拉第反射镜。
22.如权利要求13所述装置，其特征在于，还包括一个参照光源和连接在该参照光源输出光路上的第一波分复用器，用来将一束参照光复用到测量光路中；该第一波分复用器的另一光输入端与所述具有三端口的光学装置的第三端口相连，该第一波分复用器的光输出端口和所述具有四个端口的光学装置的第一端口相连。
23.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括另一个第二波分复用器和第二个光电探测器；该第二波分复用器的两个输出端分别与所述第一个光电探测器和第二个光电探测器的输入端相连，该第二波分复用器的输入端与所述具有四个端口的光学装置第二端口相连，该第二个光电探测器的输出端与所述电路***相连。
24.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括一个光隔离器接在所述具有四个端口的光学装置的第一端口上，用来阻止两束反射光回射到测量光被分成两路以前的光路中。
25.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括一个可控光延迟器，连接在第二个反射镜和所述具有四个端口的光学装置第四端口之间的第二光路，用以调节该光路中的光程。
26.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括一个显示器连接在所述电路***后面，用来显示经电路***运算产生的层析图象。
27.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括一个可控光衰减器连接在所述具有四个端口的光学装置第三端口和可控快速光延迟装置之间，或者连接在所述具有四个端口的光学装置第四端口和第二个反射镜之间。
28.如权利要求22所述装置，其特征在于，所述第一个反射镜和第二个反射镜采用法拉第反射镜。
29.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括将所述具有四个端口的光学装置的第二端口输出的测量光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三个光电探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述具有四个端口的光学装置的第二输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一个光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三个光电探测器连接；所述第一和第三个光电探测器的输出端同时连接在所述电路***上。
30.如权利要求22所述装置，其特征在于，还包括将所述第一波分复用器输出测量光的第一输出端的光分为偏振态相互垂直的两路光的一个偏振分束器和一个第三个光电探测器，所述偏振分束器输入端连接在所述第一波分复用器的第一输出端口，偏振分束器的一个透光输出端与第一个光电探测器连接；偏振分束器的另外一个反射光输出端与第三个光电探测器连接；所述第一和第三个光电探测器的输出端同时连接在所述电路***上。
31.如权利要求22所述装置，其特征在于，所述各光学元器件通过光纤连接，电路元件通过导线连接。
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