CN118303822A - 基于双光子聚合的双模态光传输单元及双模态内窥探头 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于双光子聚合的双模态光传输单元以及双模态内窥探头，包括：单模光纤，用于传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光；还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光；多模光纤，用于传输荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光；第一透镜组设置在单模光纤的前端，用于对单模光纤传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向和聚焦到待测物；还用于采集光学相干层析扫描收集光，将光学相干层析扫描收集光聚焦到单模光纤；第二透镜组设置至少一组并且位于在多模光纤的前端，用于采集荧光收集光。实现了光学相干层析扫描和荧光成像两种模式的集成。

Description

基于双光子聚合的双模态光传输单元及双模态内窥探头

技术领域

本发明涉及内窥成像技术领域，尤其涉及一种基于双光子聚合的双模态光传输单元及双模态内窥探头。

背景技术

动脉粥样硬化斑块使动脉管腔逐步狭窄产生阻塞，从而导致冠心病、心梗、脑梗等危险性疾病的发生。能够及早发现和分类易损脆弱斑块，对于血管疾病的理解、诊断和管理至关重要。

目前临床上使用的高分辨率血管内三维成像如血管内超声和血管内光学相干层析成像，以及血管内分子成像技术，包括血管内近红外荧光成像、血管内近红外光谱成像和血管内光声层析成像等，在检测斑块易损性上提供了更多的选择方案与数据支持。尽管每种探测技术都能提供特定的诊断参数，但单一成像技术无法全面对斑块进行评估。并且，目前临床上采用超微光纤内窥镜大幅降低对微小的器官(例如，肺内细支气管和心脏冠状动脉)的损伤，对于超微光纤内窥镜而言，由于制造的限制，已不适合传统研磨抛光的工艺，一般采用电弧熔融的方式在光纤末端制造球透镜或使用自聚焦透镜。但这种方式受尺寸和形状的制约，无法解决像差问题，限制了光学相干层析成像的高分辨成像。另一方面，受到内窥探头尺寸的限制，荧光收集孔径难以提高，限制了荧光成像的效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提出了一种基于双光子聚合的双模态光传输单元及双模态内窥探头。

一种基于双光子聚合的双模态光传输单元，该单元包括：

单模光纤，用于传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光；还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的所述光学相干层析扫描收集光；

多模光纤，用于传输荧光激发光在待测物荧光激发后形成的所述荧光收集光；

第一透镜组设置在单模光纤的前端，用于对所述单模光纤传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向和聚焦到待测物；还用于采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，将所述光学相干层析扫描收集光聚焦和矫正后到所述单模光纤；

第二透镜组设置至少一组并且位于在多模光纤的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

其中，所述第一透镜组包括第一光束定向元件和第一聚焦元件；

所述第一光束定向元件，用于对光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向；还用于矫正光学相干层析扫描收集光的像差并且传输到单模光纤；

所述第一聚焦元件，用于将重定向后的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光聚焦到待测物；还用于采集和聚焦所述光学相干层析扫描收集光。

其中，所述第一光束定向元件通过双光子聚合打印在所述单模光纤端面，用于将所述偏移光和收集光的光轴偏移为40°～140°。

其中，所述第一聚焦元件的直径小于500微米，所述第一聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

其中，每组所述第二透镜组包括第二光束定向元件、聚焦元件；

所述第二聚焦元件，用于采集和聚焦荧光收集光；

所述第二光束定向元件，用于矫正所述聚焦元件采集的荧光收集光，并传输到所述多模光纤。

其中，所述第二聚焦元件的数值孔径大于0.4，所述第二聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

其中，所述第二光束定向元件被设计为镂空结构以使所述光学相干层析扫描收集光和荧光收集光的光路共轴，所述镂空结构位于所述第一聚焦元件的光输出端，还用于容纳一组空气透镜，所述空气透镜用于扩大荧光收集光的收集孔径。其中，所述第二光束定向元件通过双光子聚合打印在所述多模光纤端面，与经所述第一光束定向元件反射后的光学相干层析扫描收集光共光轴。

其中，所述单元还包括第三透镜组，位于在多模光纤的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，所述第三透镜组与所述第二透镜组共焦点，所述第三透镜组包括第三聚焦透镜、第三光束定向元件、拓展空气透镜；

所述第三聚焦透镜，用于采集和聚焦荧光收集光。

所述第三光束定向元件，用于矫正所述第三聚焦透镜采集的荧光收集光，并传输到所述多模光纤。

所述拓展空气透镜，用于连接所述第二透镜组和第三透镜组，扩大荧光收集光的收集孔径。

一种基于双光子聚合的双模态内窥探头，所述探头包括：双包层光纤、双包层光纤耦合器、金属套管、扭矩线圈、光纤固定支架、护套、如上所述基于双光子聚合的双模态光传输单元；

所述双包层光纤，用于连接所述单模光纤和多模光纤；

所述双包层光纤耦合器，用于将所述双包层光纤的纤芯与单模光纤的纤芯耦合，所述双包层光纤的内包层与所述多模光纤的纤芯耦合，传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光，还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光以及荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光；

所述金属套管，用于封装所述双包层光纤耦合器和基于双光子聚合的双模态光传输单元；

所述扭矩线圈，用于容纳所述双包层光纤，驱动所述金属套管转动；

所述光纤固定支架设置在金属套管内侧，用于固定所述双包层光纤耦合器和基于双光子聚合的双模态光传输单元；

所述护套，用于封装所述金属套管和扭矩线圈，通过所述扭矩线圈的驱动，使金属套管在护套中转动。

采用本发明实施例，具有如下有益效果：

通过上述描述可知，本发明通过在单模光纤前端设置第一透镜组，进行光学相干层析扫描激发光和荧光激发光的传输，以及光学相干层析扫描收集光的采集和传输，实现光学相干层析扫描成像。同时，通过在多模光纤前端设置至少一组第二透镜组，进行荧光收集光的采集和传输，提高荧光信号的收集效率，实现高收集长深度范围的荧光成像。本发明提供的基于双光子聚合的双模态光传输单元通过巧妙地将单模光纤、多模光纤和第一透镜组、第二透镜组结合在一起，实现了光学相干层析扫描和荧光成像两种模式的集成，提高了荧光成像的接收孔径，并通过沿探头方向拓展收集透镜组，突破了多模态融合的技术难点，提高荧光成像的灵敏度和信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1是本发明提供的一种基于双光子聚合的双模态光传输单元一实施例的结构示意图；

图2是本发明一种基于双光子聚合的双模态光传输单元另一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的第一透镜组和第二透镜组一实施例的结构示意图。

图4是本发明提供的一种基于双光子聚合的双模态光传输单元又一实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的一种双模态内窥探头一实施例的结构示意图；

图6是本发明提供的双包层光纤耦合器一实施例的结构示意图；

图7是本发明提出的一种双模态内窥探头另一实施例的结构示意图。

图中：10、双模态光传输单元；1、单模光纤；2、多模光纤；3、第一透镜组；4、第二透镜组；31、第一光束定向元件；32、第一聚焦元件；33、无芯光纤；41、第二聚焦元件；42、第二光束定向元件；5、空气透镜；6、第三透镜组；61、第三聚焦元件；62、第三光束定向元件；63、拓展空气透镜；7、双包层光纤；8、双包层光纤耦合器；9、金属套管；11、扭矩线圈；12、光纤固定支架；13、护套；14、待测物。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，图1是本发明提供的一种基于双光子聚合的双模态光传输单元一实施例的结构示意图。一种基于双光子聚合的双模态光传输单元，该单元包括：

单模光纤1，用于传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光；还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光。

示例性地，如图2所示，图2是本发明一种基于双光子聚合的双模态光传输单元另一实施例的结构示意图。双模态光传输单元10包括一根单模光纤1，该光纤被设置在双模态光传输单元的光输入端，主要功能是传输两种类型的光，光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光。此外，单模光纤1还负责传输光学相干层析扫描激发光在待测物内部背向散射后形成的光学相干层析扫描收集光。光学相干层析扫描激发光的波长通常是1310nm，谱宽为100nm。

多模光纤2，用于传输荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

示例性地，如图2所示，基于双光子聚合的双模态光传输单元包括一根多模光纤2，多模光纤2位于单模光纤1的下方，被设置在双模态光传输单元10的光输出端，用于传输荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，由于荧光收集光往往包含多种模式的光，因此采用多模光纤2能够更有效地收集和传输这种复杂的光信号。如当荧光染色剂采用吲哚青绿时，荧光的激发光的波长是780nm，荧光的收集光的波长是800nm到830nm。

单模光纤1首先与无芯光纤33进行熔接，之后对无芯光纤进行切割。无芯光纤的作用是获得定位精确的扩束光束。也可以通过双光子聚合制造填充材料进行扩束。

第一透镜组3设置在无芯光纤的前端，用于对单模光纤1传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向和聚焦到待测物；还用于采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，将光学相干层析扫描收集光聚焦到单模光纤1。

示例性地，如图2所示，第一透镜组3作为双模态光传输单元一关键组件，被设置在单模光纤1的前端，主要功能是对单模光纤1传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向，并将其聚焦到待测物的特定区域。此外，第一透镜组3还用于采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，并将光学相干层析扫描收集光重新聚焦到单模光纤1，以便后续的分析和处理。在一个具体的实施场景中，第一透镜组3包括第一光束定向元件31和第一聚焦元件32，光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光通过第一光束定向元件31重定向，并传输至第一聚焦元件32，将重定向后的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光聚焦到待测物的特定区域。同时，第一聚焦元件32采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，将光学相干层析扫描收集光聚焦到第一光束定向元件31，通过光束定向元件矫正光学相干层析扫描收集光的像差并且传输到单模光纤1。

第二透镜组4设置至少一组并且位于在多模光纤2的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

示例性地，如图2所示，作为双模态光传输单元另一关键组件，两组第二透镜组4被设置在多模光纤2的前端，位于第一透镜组3的下方，主要功能是用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。两组第二透镜组4之间被设计为镂空结构，以便荧光收集光的传输。在一个具体的实施场景中，每组第二透镜组4包括一个第二聚焦元件41和一个件第二光束定向元件42。第二聚焦元件41负责采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，而第二光束定向元件42则将采集到的荧光收集光传输到多模光纤2中。其中，第一透镜组3和第二透镜组4使用光刻胶通过双光子聚合直接打印在单模光纤1和多模光纤2的前端。

光束定向元件(第一光束定向元件31和第二光束定向元件42)通过反射实现光束的定向。使光束入射元件表面的角度大于根据折射定律获得的全反射角度，将使光束偏折。当光束小于全反射角度，则可以通过在表面镀反射膜实现反射定向功能。

其中，光束定向元件(第一光束定向元件31、第二光束定向元件42)可以是反射平面、椭球面、自由曲面构成，聚焦元件(第一聚焦元件32、第二聚焦元件41)可以是球面、非球面、自由曲面构成。自由曲面一般指没有旋转对称轴的复杂非常规连续曲面，或者说，可以是任何形状的表面，其像差矫正能力强，能够实现更好的聚焦效果。自由曲面具有最佳的聚焦效果，其表面可通过拓展多项式描述：

其中，z为面型矢高，c为曲率半径，x、y为单位坐标，A_i为拓展多项式的系数，E_i为x、y方向的幂级数。

需要说明的是，第一透镜组3和第二透镜组4可以根据待测物的特性和所需的诊断精度进行定制和优化。例如，可以通过调整透镜的焦距、口径和材料等参数，以实现最佳的激发光聚焦和收集光采集效果。

通过上述描述可知，本发明通过在单模光纤1前端设置第一透镜组3，进行光学相干层析扫描激发光和荧光激发光的传输，以及光学相干层析扫描收集光的采集和传输，实现光学相干层析扫描成像。同时，通过在多模光纤2前端设置至少一组第二透镜组4，进行荧光收集光的采集和传输，提高荧光信号的收集效率，实现高收集长深度范围的荧光成像。荧光成像的采集效率与光学采集的数值孔径相关，而传统荧光采集受限于探头的尺寸，本发明提供的基于双光子聚合的双模态光传输单元通过巧妙地将单模光纤1、多模光纤2和第一透镜组3、第二透镜组4结合在一起，实现了光学相干层析扫描和荧光成像两种模式的集成，将光学相干层析扫描光路与荧光成像光路解耦，提高了荧光成像的接收孔径，并通过沿探头方向拓展收集透镜组，突破了多模态融合的技术难点，提高荧光成像的灵敏度和信噪比。

如图3所示，图3是本发明提供的第一透镜组和第二透镜组一实施例的结构示意图。第一透镜组3包括第一光束定向元件31和第一聚焦元件32。第一光束定向元件31，用于对光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向；还用于矫正光学相干层析扫描收集光的像差并且传输到单模光纤1。第一聚焦元件32，用于将重定向后的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光聚焦到待测物；还用于聚焦和聚焦光学相干层析扫描收集光聚焦。

在一个具体的实施场景中，第一透镜组3包括第一光束定向元件31和第一聚焦元件32。第一光束定向元件31设置在单模光纤1前端，接收单模光纤1传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光，并对光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向后传输到第一聚焦元件32。第一聚焦元件32则负责将重定向后的激发光聚焦到待测物的特定区域，并采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，将光学相干层析扫描收集光重聚焦传输到第一光束定向元件31。光学相干层析扫描收集光经由第一光束定向元件31的矫正后传输到单模光纤1进行后续的分析和处理，形成光学相干层析扫描图像。

需要说明的是，第一光束定向元件31通过双光子聚合打印在单模光纤1端面，用于将偏移光和收集光的光轴偏移为40°～140°。第一聚焦元件的直径小于500微米，第一聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

示例性地，第一聚焦元件焦距f＝1200微米，光束直径为d＝100微米。根据高斯光束聚焦公式，

其中，λ为波长，f为焦距，d为光束直径，w₀为束腰半径，光束的束腰半径w₀为10微米，根据

其中，DOF为景深，Z_R为瑞利范围，焦深为480微米，第一透镜组3可在960微米到1440微米的范围内都保持高横向分辨率成像。

如图3所示，每组第二透镜组4包括第二聚焦元件41、第二光束定向元件42；第二聚焦元件41，用于采集和聚焦荧光收集光；第二光束定向元件42，用于矫正第二聚焦元件41采集的荧光收集光，并传输到多模光纤2。

在一个具体的实施场景中，结合参阅图2和图3，双模态光传输单元10包括两组第二透镜组4，两组第二透镜组4之间设计为镂空结构，通过该镂空结构实现两组第二透镜组4之间的荧光收集光的传输。每组第二透镜组4包括第二聚焦元件41、第二光束定向元件42。第二光束定向元件42通过双光子聚合打印在多模光纤2端面，与经第一光束定向元件31反射后的光学相干层析扫描收集光共光轴。第二聚焦元件41用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，将荧光收集光聚焦，并传输到第二光束定向元件42。荧光收集光经由第二光束定向元件42的矫正后，传输到多模光纤2。

需要说明的是，第二聚焦元件的数值孔径大于0.4，第二聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

示例性地，第二聚焦元件焦距f＝1000微米，第二聚焦元件直径为d＝500微米。其中，如图3所示，第二光束定向元件42被设计为镂空结构以使光学相干层析扫描收集光和荧光收集光的光路共轴，镂空结构位于第一聚焦元件32的光输出端，还用于容纳一组空气透镜5，空气透镜5通过在镂空的内壁设置2个用于成像的曲面形成，其作用是连接两个第二透镜组4，用于扩大荧光收集光的收集孔径。

需要说明的是，空气透镜的间距与焦距有关，在此不做具体限制。

还需要说明的是，第一光束定向元件、第二光束定向元件、第一聚焦元件、第二聚焦元件、空气透镜均采用自由曲面光学设计。

本发明采用双光子聚合打印第一透镜组、第二透镜组，双光子聚合是一种基于飞秒激光的增材制造技术，也称为直接激光写入。激光聚集在透明光敏材料内，只在焦点处产生多光子吸收引起局部固化，精度能达到几十纳米。目前，光敏材料使用溶胶-凝胶技术，使激光聚焦在凝胶内并按连续轨迹移动就能获得类似玻璃的光滑3D结构，如Nanoscribe公司的IP-S光刻胶，与其他打印材料相比具有高折射率和低阿贝数的特点(折射率1.5067，阿贝数46.16)。双光子聚合可以在亚微米的尺度自由构建光学器件，并且具有优异的透明度，适合于在光纤末端构建复杂的光学***用于内窥成像。能够在不增加透镜尺寸的情况下提供更好的PSF(point spread function，点扩散函数)，另一个优势是一步成型，无需装配。

如图4所示，图4是本发明提供的一种基于双光子聚合的双模态光传输单元又一实施例的结构示意图。一种基于双光子聚合的双模态光传输单元10，该单元包括第三透镜组6，位于在多模光纤2的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，第三透镜组6、第二透镜组4共焦点。

示例性地，第三透镜组6包括第三聚焦透镜61、第三光束定向元件62和拓展空气透镜63；第三聚焦透镜61，用于采集和聚焦荧光收集光；第三光束定向元件62，用于矫正第三聚焦透镜61采集的荧光收集光，并传输到多模光纤2。

在一个具体的实施场景中，第三透镜组6被设置在多模光纤2的前端，第三透镜组6与第二透镜组4之间存在镂空结构的拓展空气透镜63，以传输荧光收集光。第三透镜组6包括第三聚焦透镜61和第三光束定向元件62，第三聚焦透镜61采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，并将荧光收集光传输至第三光束定向元件62，第三光束定向元件62则将采集到的荧光收集光经过拓展空气透镜63和空气透镜5传输到多模光纤2中，完成荧光收集光的采集。通过第三透镜组6，能够沿探头方向进一步扩大荧光收集光的采集范围。

需要说明的是，第三透镜组6采用自由曲面光学设计。

如图5所示，图5是本发明提供的一种双模态内窥探头一实施例的结构示意图。一种双模态内窥探头，探头包括：双包层光纤7、双包层光纤耦合器8、金属套管9、扭矩线圈11、光纤固定支架12、护套13、基于双光子聚合的双模态光传输单元10；

双包层光纤7，用于连接单模光纤和多模光纤。双包层光纤耦合器8，用于将双包层光纤7的纤芯与单模光纤的纤芯耦合，双包层光纤7的纤芯与单模光纤的纤芯耦合，用于向微探头传输光学相干层析扫描激发光与荧光激发光，向采集***传输在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光。双包层光纤7的内包层与多模光纤的纤芯进行耦合，向采集***传输在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

示例性地，如图6所示，图6是本发明提供的双包层光纤耦合器一实施例的结构示意图。单模光纤1包含直径9微米的纤芯和直径125微米的包层，多模光纤2包含直径105微米的纤芯和直径125微米的包层，也可以选择直径200微米的纤芯和直径220微米的包层以增加荧光收集效率，双包层光纤7包括直径9微米的纤芯、直径105微米的内包层和直径125微米的包层。双包层光纤7的纤芯和内包层都可以作为光传输通道。

双包层光纤耦合器8将C口双包层光纤7的纤芯与单模光纤1的纤芯耦合，C口双包层光纤7的纤芯与单模光纤1的纤芯耦合并连接到A口，用于传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光，还用于向微探头传输光学相干层析扫描激发光与荧光激发光，向采集***传输在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光。双包层光纤7的内包层与B口多模光纤2的纤芯进行耦合，向采集***传输在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

D口还存在空置的多模光纤2的端口。A口可以是单模光纤1，也可以仍是双包层光纤7，但只使用双包层光纤7的纤芯部分。

金属套管9，用于封装双包层光纤耦合器8和基于双光子聚合的双模态光传输单元10。

示例性地，金属套管9直径小于800微米，位于探头前端，有助于双模态内窥探头在血管内稳定导航的刚性部分。需要说明的是，双模态内窥探头的刚性部分长度范围从几毫米到一厘米不等，在此不做具体限制。

扭矩线圈11，用于容纳双包层光纤7，驱动金属套管9转动。

示例性地，扭力线圈与金属套筒固定，线圈内包含双包层光纤7。

光纤固定支架12设置在金属套管9内侧，用于固定双包层光纤耦合器8和双模态光传输单元10。

示例性地，光纤固定支架12由光固化胶水固化形成，将装配好光纤、双包层光纤7耦合器与金属套管9进行固定。

护套13，用于封装金属套管9和扭矩线圈11，通过扭矩线圈11的驱动，使金属套管9在护套13中转动。

示例性地，如图5和图7所示，图7是本发明提出的一种双模态内窥探头另一实施例的结构示意图。双模态光传输单元10(第一光束定向元件31，第二光束定向元件42、第一聚焦元件32、第二聚焦元件41、单模光纤1、多模光纤2)、双包层光纤7、双包层光纤耦合器8都安装固定于金属套管9内部，通过扭矩线圈11的传导，使整个探头在护套13内自由旋转，护套13保持静止。金属套管9在微透镜处有开窗，使光束通过，聚焦到待测物14。其中，护套13的直径小于1毫米，是内窥镜与血管组织相隔的保护层，防止血管组织损伤。既保护动物或患者在探针旋转进行扫描时免受创伤，又可以进行更换，使探头部分可以在多次重复使用。护套的材料应该是安全无毒的，同时对光学相干层析扫描的激发光与收集光、对荧光的激发光与收集光都是透明的，选择低吸收与损耗的材料可以提高成像质量。扭矩线圈11允许旋转和线性运动从成像探头的近端精确地传递到远端，从而实现3D扫描。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，该单元包括：

单模光纤，用于传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光；还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的所述光学相干层析扫描收集光；

多模光纤，用于传输荧光激发光在待测物荧光激发后形成的所述荧光收集光；

第一透镜组设置在单模光纤的前端，用于对所述单模光纤传输的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向和聚焦到待测物；还用于采集光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光，将所述光学相干层析扫描收集光聚焦和矫正后到所述单模光纤；

第二透镜组设置至少一组并且位于在多模光纤的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光。

2.根据权利要求1所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第一透镜组包括第一光束定向元件和第一聚焦元件；

所述第一光束定向元件，用于对光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光重定向；还用于矫正光学相干层析扫描收集光的像差并且传输到单模光纤；

所述第一聚焦元件，用于将重定向后的光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光聚焦到待测物；还用于采集和聚焦所述光学相干层析扫描收集光。

3.根据权利要求2所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第一光束定向元件通过双光子聚合打印在所述单模光纤端面，用于将所述偏移光和收集光的光轴偏移为40°～140°。

4.根据权利要求3所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第一聚焦元件的直径小于500微米，所述第一聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，每组所述第二透镜组包括第二光束定向元件、第二聚焦元件；

所述第二聚焦元件，用于采集和聚焦荧光收集光；

所述第二光束定向元件，用于矫正所述聚焦元件采集的荧光收集光，并传输到所述多模光纤。

6.根据权利要求5所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第二聚焦元件的数值孔径大于0.4，所述第二聚焦元件到待测物之间的工作距离包括0～6毫米。

7.根据权利要求6所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第二光束定向元件被设计为镂空结构以使所述光学相干层析扫描收集光和荧光收集光的光路共轴，所述镂空结构位于所述第一聚焦元件的光输出端，还用于容纳一组空气透镜，所述空气透镜用于扩大荧光收集光的收集孔径。

8.根据权利要求7所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述第二光束定向元件通过双光子聚合打印在所述多模光纤端面，与经所述第一光束定向元件反射后的光学相干层析扫描收集光共光轴。

9.根据权利要求8所述的基于双光子聚合的双模态光传输单元，其特征在于，所述单元还包括第三透镜组，位于在多模光纤的前端，用于采集荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光，所述第三透镜组与所述第二透镜组共焦点，所述第三透镜组包括第三聚焦透镜、第三光束定向元件与拓展空气透镜；

所述第三聚焦透镜，用于采集和聚焦荧光收集光；

所述第三光束定向元件，用于矫正所述若干个拓展荧光聚焦透镜采集的荧光收集光，并传输到所述多模光纤；

所述拓展空气透镜，用于连接所述第二透镜组和第三透镜组，扩大荧光收集光的收集孔径。

10.一种基于双光子聚合的双模态内窥探头，其特征在于，所述探头包括：双包层光纤、双包层光纤耦合器、金属套管、扭矩线圈、光纤固定支架、护套、如权利要求1-9任一项所述基于双光子聚合的双模态光传输单元；

所述双包层光纤，用于连接所述单模光纤和多模光纤；

所述双包层光纤耦合器，用于将所述双包层光纤的纤芯与单模光纤的纤芯耦合，所述双包层光纤的内包层与所述多模光纤的纤芯耦合，传输光学相干层析扫描激发光以及荧光激发光，还用于传输光学相干层析扫描激发光在待测物反射后形成的光学相干层析扫描收集光以及荧光激发光在待测物荧光激发后形成的荧光收集光；

所述金属套管，用于封装所述双包层光纤耦合器和双模态光传输单元；

所述扭矩线圈，用于容纳所述双包层光纤，驱动所述金属套管转动；

所述光纤固定支架设置在金属套管内侧，用于固定所述双包层光纤耦合器和双模态光传输单元；

所述护套，用于封装所述金属套管和扭矩线圈，通过所述扭矩线圈的驱动，使金属套管在护套中转动。