技术摘要：
一种包括至少第一和第二波长扫描垂直腔激光器(VCL)光源的光学仪器。所述第一和第二VCL光源所跨越的波长扫描范围可为不同的并且具有光谱重叠区。所述第一和第二VCL光源可能够在不同操作模式下进行操作，其中所述操作模式在以下至少一者上有所不同：扫描重复频率、扫描波  全部
背景技术：
各种产品、设备和仪器使用波长扫描激光器技术作为电磁发射源。例如，扫频光源 光学相干断层成像术(SS-OCT)(也称为光学频域成像(OFDI))使用波长扫描激光器进行干 涉成像和测距。另一个实例(红外激光光谱学)使用波长扫描激光器来执行光谱学。不同材 料体系已被用作波长扫描激光器的增益介质。增益介质材料、增益介质材料的处理、操作环 境和泵浦条件决定光学增益特性以及增益介质有效的波长范围的相关上限。激光器的设计 和激光腔镜的反射率也限制扫频激光器支持的波长范围。实际上，情况往往是单个可调谐 激光器无法针对给定应用实现所需波长范围。可找到通过组合两个或更多个单独激光器的 输出来扩展有效波长扫描范围的解决方案。 美国专利7324569  B2“Method  and  system  for  spectral  stitching  of  tunable  semiconductor sources”教示了一种多半导体光源可调谐光谱学系统，其具有两 个或更多个半导体光源，用于生成能够在不同光谱带上调谐的可调谐光学信号。该系统使 得这些可调谐信号的组合能够形成输出信号，该输出信号在包括单独半导体光源的这些各 个光谱带的组合频带上是可调谐的。 美国专利7554668  B2“Light  source  for  swept  source  optical  coherence  tomography  based  on cascaded  distributed  feedback  lasers  with  engineered  band  gaps”教示了一种用于扫频光源光学相干断层成像术的可调谐半导体激光器，其包括：半导 体衬底；位于所述衬底顶部的波导，其具有不同带隙设计多量子阱(MQW)的多个区段；对应 于每个所述带隙设计MWQ的多个分布式反馈(DFB)光栅，每个DFB具有不同布拉格光栅周期； 以及抗反射(AR)涂层，其至少沉积在激光器的激光发射面上以抑制法布里-珀罗腔模的谐 振。每个DFB  MQW区段可被激活并调谐以在整个宽带的一部分上发出激光，如对于单个DFB 激光器可以实现的那样，并且所有区段可被依序激活并调谐以共同覆盖宽带宽或者被同时 激活并调谐以实现可调谐的多波长激光器。因此，所述激光器可发射单个激射波长或多个 激射波长，并且非常适合于扫频光源OCT应用。 美国专利US  8665450  B2“Integrated  dual  swept  source  for  OCT  medical  6 CN 111551109 A 说　明　书 2/54 页 imaging”教示了一种光学相干分析系统，其包括：第一扫频光源，其生成在第一光谱扫描带 上调谐的第一光学信号；第二扫频光源，其生成在第二光谱扫描带上调谐的第二光学信号； 组合器，其用于组合第一光学信号和第二光学信号以形成组合光学信号；干涉仪，其用于在 通向参考反射器的参考臂与通向样本的样本臂之间对所述组合光学信号进行分路；以及检 测器系统，其用于检测由来自参考臂和来自样本臂的组合光学信号生成的干涉信号。 美国专利8687666  B2“Integrated  dual  swept  source  for  OCT  medical  imaging”教示了一种光学相干分析系统，其包括：第一扫频光源，其生成在第一光谱扫描带 上调谐的第一光学信号；第二扫频光源，其生成在第二光谱扫描带上调谐的第二光学信号； 组合器，其用于组合第一光学信号和第二光学信号以形成组合光学信号；干涉仪，其用于在 通向参考反射器的参考臂与通向样本的样本臂之间对所述组合光学信号进行分路；以及检 测器系统，其用于检测由来自参考臂和来自样本臂的组合光学信号生成的干涉信号。在实 施方案中，扫频光源是具有共享激光腔的可调谐激光器。 美国专利8908189  B2“Systems  and  methods  for  swept-source  optical  coherence  tomography”教示了用于在扫频光源光学相干断层成像术(OCT)系统中增大占 空比和/或产生交替偏振状态的交错脉冲的系统和方法。描述了包括改进的缓冲、多个SOA 之间共享的选频滤波器、腔内切换和多个波长频带的实施方案。光源配置的独特偏振性质 在OCT测量的相干斑抑制、偏振敏感测量、依赖偏振态的相移、空间偏移和时间偏移方面具 有优点。 美国专利8873066  B2“System  and  method  for  improved  resolution,higher  scan  speeds  and reduced  processing  time  in  scans  involving  swept-wavelength  interferometry”教示了一种用于通过在两个波长范围上扫描可调谐激光器光源来测量来 自扫描波长干涉仪的干涉信号的系统和方法，其中所述两个波长范围的中心间隔大体大于 波长范围的长度。测量的空间分辨率由第一波长区与第二波长区之间的波长间隔的倒数以 及第一区和第二区的波长范围决定。电子可调谐激光器可用以产生在波长上分离很宽的两 个波长范围。此类系统和方法在例如光学频域反射术(OFDR)和扫描波长光学相干断层成像 术(OCT)等领域具有广泛的应用。 美国专利申请US  20140268050“Tunable  laser  array  system”教示了一种用于 扫频光源光学相干断层成像术的系统，该系统包括：光源，其在整个波长范围上发射多路复 用波长扫描辐射，该光源包括N个波长扫描垂直腔激光器(VCL)，其发射具有N个波长轨迹的 N个可调谐VCL输出；组合器，其用于将N个可调谐VCL光学输出组合进共用的光路中以创建 所述多路复用波长扫描辐射；分离器，其用于将所述多路复用波长扫描辐射分离成样本和 参考路径；光学检测器，其用于检测由来自样本的反射与穿越参考路径的光之间的光学干 涉创建的干涉信号；以及信号处理系统，其使用所述干涉信号来构造样本的图像，其中所述 N个波长轨迹中的至少一者在至少一个参数方面不同于所述N个波长轨迹中的另一者。 接下来将描述各种使用单个波长扫描激光器的设备和方法，以便于回顾。 美国专利8705047  B2“Optical  coherence  tomography  imaging  system  and  method”教示了一种光学成像系统，其包括光学辐射源、输出频率时钟信号的频率时钟模 块、光学干涉仪、由频率时钟信号触发的数据采集(DAQ)装置和用于执行样本的多维光学成 像的计算机。通过软件或硬件处理所述频率时钟信号以产生含有光学辐射源的频率-时间 7 CN 111551109 A 说　明　书 3/54 页 关系的记录，以在外部计时DAQ装置的采样过程。 H.C.Hendargo、R.P.McNabb、A.Dhalla、N.Shepherd和J.A.Izatt的论文“Doppler  velocity detection  limitations  in  spectrometer  based  versus  swept-source  optical  coherence  tomography”  (Biomedical  Optics  Express，第2卷，第8期，2011年7 月6日出版)教示了一种扫频光源  OCT系统，其中借助使用外部波长参考来实时执行相位稳 定化。所述论文教示了为了补偿光源生成的数据采集触发中的波动所引发的相位误差，使 用具有窄线宽的外部光纤布拉格光栅  (OE  Land，λο＝989nm，Δλ＝0.042nm)来触发每个波 长扫描的采集的开始。在所述论文的图2A中示出了用于相位稳定化的实验设备。 B.Braaf、K.A.Vermeer、V.A.D.P.Sicam、E.van  Zeeburg、J.C.van  Meurs和J.F.de  Boer 的论文“Phase-stabilized  optical  frequency  domain  imaging  at  1-μm  for  the  measurement  of  blood flow  in  the  human  choroid”(Optics  Express，2011年10月5日 出版)教示了在光学频域成像  (OFDI)中，由于扫频光源激光器、干涉仪和数据采集硬件的 微小不稳定性，干涉条纹的测量不能精确再现。波数采样的所得变化使得在OFDI中相位分 辨检测和固定图案噪声移除具有挑战性。所述论文教示了一种后处理方法，其中使用同时 记录的校准信号将干涉条纹重新采样到完全相同的波数空间。这种方法在高速(100kHz)高 分辨率(6.5μm)OFDI系统的  l-μm处实施，并且用于移除固定图案噪声伪影并用于人类脉络 中的相位分辨血流测量。 A .Dhalla、K.Shia和J .Izatt的论文“Efficient  sweep  buffering  in  swept  source  optical coherence  tomography  using  a  fast  optical  switch”(Biomedical  Optics  Express，第3卷，第12  期，2012年10月31日出版)进一步教示了先前所提及的 2011H.C.Hendargo论文的光纤布拉格光栅相位稳定化方法，并且教示了一种用于增大扫频 光源光学相干断层成像术(SSOCT)  系统的A型扫描速率的缓冲技术。利用数值补偿技术来 修改来自从原始扫描获得的马赫-曾德干涉仪(MZI)时钟的信号，以重新校准缓冲扫描，从 而降低采用具有集成MZI时钟的激光器的系统的复杂性。 美国专利申请US  20140028997“Agile  Imaging  System”教示了一种用于光学相 干断层成像术成像的敏捷光学成像系统，其使用包括波长可调谐VCL激光器的可调谐光源。 所述可调谐光源具有长相干长度，而且能够具有高扫描重复频率，并且在运行中改变扫描 轨迹、扫描速度、扫描重复频率、扫描线性和发射波长范围以支持多种OCT成像模式。所述成 像系统还提供新的增强型动态范围成像能力以适应明亮反射。多尺度成像能力允许在多个 数量级维尺度上进行测量。还描述了用于生成波形来以灵活且敏捷的操作模式驱动可调谐 激光器的成像系统和方法。 美国专利8836953  B2“OCT  system  with  phase  sensitive  interference  signal  sampling”教示了一种OCT系统，尤其是其时钟系统，其生成k时钟信号，而且还生成 光学频率参考扫描信号，所述光学频率参考扫描信号(例如)至少出于对干涉信号进行采样 且/或将那个干涉信号处理成OCT图像的目的来指示扫描的开始或与扫描相关联的绝对频 率参考。该光学频率参考扫描信号以与扫描光学信号完全相同频率在扫描光学信号的扫描 间生成。这确保干涉信号的采样在扫描间以相同频率发生。此类系统与扫描光学信号的连 续扫描相对于彼此非常稳定很重要的许多应用相关。 尽管许多应用可能受益于使用来自多个波长扫描激光器的输出并且存在关于从 8 CN 111551109 A 说　明　书 4/54 页 多个波长扫描激光器生成光的教示，但几乎不存在或没有关于如何有效地检测并处理来自 多个波长扫描激光器光源的光的论述或实验示范。除了从多个波长扫描激光器生成光之 外，还需要有效地检测所述多个波长扫描激光器所产生的信息并且将其组合成恰当地合并 信号和数据的有用信号。信号和数据的检测和合并是利用多个波长扫描激光器的实际设备 的非平凡部件，尤其是在激光器可以不同或变化的速度、以不同或变化的重复频率、在不同 或变化的扫描范围上以及在不同或变化的扫描轨迹上进行操作的条件下或当扫描激光器 在波长扫描轨迹中展现扫描间变化时。本申请中所教示的基本设备和方法解决了具有多个 VCL光源或其它波长扫描光源的系统的这些缺点，并且还教示了单个VCL光源或其它单个波 长扫描光源的多个顺序扫描的干涉相位、波长或波数的对齐。本发明的设备和方法在减少 计算、较高抗噪性和VCL光源或其它波长扫描光源的操作模式的较大灵活性方面具有好处。
技术实现要素：
本发明的一个实施方案是一种光学仪器，其包括：第一垂直腔激光器(VCL)光源， 其配置成在第一波长范围上生成调谐发射以生成第一波长扫描；以及第二VCL光源，其配置 成在第二波长范围上生成调谐发射以生成第二波长扫描；以及光学系统，其配置成将第一 波长扫描的至少一部分和第二波长扫描的至少一部分传递到样本；参考信号生成器，其配 置成接收来自第一波长扫描的调谐发射的至少一部分以生成用于第一波长扫描的参考信 号，并且接收来自第二波长扫描的调谐发射的至少一部分以生成用于第二波长扫描的参考 信号；以及样本检测器，其配置成检测受样本影响的来自第一波长扫描的调谐发射以生成 用于第一波长扫描的样本信号，并且检测受样本影响的来自第二波长扫描的调谐发射以生 成用于第二波长扫描的样本信号；以及数字转换器子系统，其配置成将来自第一波长扫描 的样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据，将用于第二波长扫描的样本信号转 换为用于第二波长扫描的样本数字数据，将用于第一波长扫描的参考信号转换为用于第一 波长扫描的参考数字数据，并且将用于第二波长扫描的参考信号转换为用于第二波长扫描 的参考数字数据；以及对齐处理器，其配置成使用用于第一波长扫描的参考数字数据和用 于第二波长扫描的参考数字数据作为输入来处理用于第一波长扫描的样本数字数据和用 于第二扫描波长扫描的样本数字数据以生成输出数字数据，其中关于波长、波数和干涉相 位中的至少一者对齐所得的输出数字数据。 本发明的另一个实施方案是一种用于对齐表示来自样本的光学测量的数字数据 的方法，其包括：从第一VCL光源的调谐发射生成第一波长扫描；从第二VCL光源的调谐发射 生成第二波长扫描；朝向样本引导第一波长扫描的至少一部分和第二波长扫描的至少一部 分以生成受样本影响的第一波长扫描和受样本影响的第二波长扫描；检测受样本影响的第 一波长扫描以生成用于第一波长扫描的样本信号；检测受样本影响的第二波长扫描以生成 用于第二波长扫描的样本信号；朝向参考信号生成器引导第一波长扫描的至少一部分和第 二波长扫描的至少一部分；使用参考信号生成器从第一波长扫描的部分生成用于第一波长 扫描的参考信号；使用参考信号生成器从第二波长扫描的部分生成用于第二波长扫描的参 考信号；将用于第一波长扫描的样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据；将用 于第二波长扫描的样本信号转换为用于第二波长扫描的样本数字数据；将用于第一波长扫 描的参考信号转换为用于第一波长扫描的参考数字数据；将用于第二波长扫描的参考信号 9 CN 111551109 A 说　明　书 5/54 页 转换为用于第二波长扫描的参考数字数据；使用对齐处理器计算一组对齐参数，其中所述 计算使用用于第一波长扫描的参考数字数据和用于第二波长扫描的参考数字数据作为输 入；以及从用于第一波长扫描的样本数字数据和用于第二波长扫描的样本数字数据生成表 示所述样本的输出数字数据，其中使用先前所计算出的该组对齐参数作为输入来生成所述 输出数字数据，并且其中关于波长、波数和干涉相位中的至少一者对齐所得的输出数字数 据。 本发明的另一个实施方案是一种光学仪器，其包括：一组N个VCL光源，其配置成在 N  个波长范围上生成调谐发射以生成N个波长扫描，其中N是从2到6的数字；光学系统，其配 置成将所述N个波长扫描中的每一者的至少一部分传递到样本；参考信号生成器，其配置成 接收所述N个波长扫描中的每一者的至少一部分以生成N个参考信号；样本检测器，其配置 成检测受样本影响的调谐发射以生成N个样本信号；数字转换器子系统，其配置成将来自N 个波长扫描的N个样本信号转换为用于N个波长扫描的样本数字数据并且将用于N个波长扫 描的N个参考信号转换为用于N个波长扫描的参考数字数据；以及对齐处理器，其配置成使 用用于N个波长扫描的参考数字数据作为输入来处理用于N个波长扫描的样本数字数据以 生成输出数字数据，其中关于波长、波数或干涉相位对齐所述输出数字数据。 本发明的另一个实施方案是一种用于对齐表示来自样本的光学测量的数字数据 的方法，其包括从N个VCL光源的调谐发射生成N个波长扫描，其中N是从2到6的数字；朝向样 本引导所述N个波长扫描的至少一部分，其中所述N个波长扫描的调谐发射受样本影响；检 测受样本影响的N个波长扫描的调谐发射以生成N个样本信号；朝向参考信号生成器引导所 述N个波长扫描的至少一部分；生成N个参考信号，其中针对所述N个波长扫描中的每一者生 成一个参考信号；将所述N个样本信号转换为用于N个波长扫描的样本数字数据；将所述N个 参考信号转换为用于N个波长扫描的参考数字数据；计算一组对齐参数，其中所述计算使用 用于N个波长扫描的参考数字数据作为输入；以及从用于所述N个波长扫描的样本数字数据 生成表示样本的输出数字数据，其中使用先前所计算出的该组对齐参数作为输入对齐所述 输出数字数据，并且其中关于波长、波数和干涉相位中的至少一者对齐所述输出数字数据。 本发明的又一个实施方案是一种光学仪器，其包括：VCL光源，其配置成在波长范 围上生成调谐发射以在第一时间点生成第一波长扫描并且在第二时间点生成第二波长扫 描；光学系统，其配置成将第一波长扫描的至少一部分和第二波长扫描的至少一部分传递 到样本；参考信号生成器，其配置成接收来自第一波长扫描的调谐发射的至少一部分以生 成用于第一波长扫描的参考信号并且接收来自第二波长扫描的调谐发射的至少一部分以 生成用于第二波长扫描的参考信号；样本检测器，其配置成检测受样本影响的来自第一波 长扫描的调谐发射以生成用于第一波长扫描的样本信号并且检测受样本影响的来自第二 波长扫描的调谐发射以生成用于第二波长扫描的样本信号；数字转换器子系统，其配置成 将来自第一波长扫描的样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据，将用于第二波 长扫描的样本信号转换为用于第二波长扫描的样本数字数据，将用于第一波长扫描的参考 信号转换为用于第一波长扫描的参考数字数据，并且将用于第二波长扫描的参考信号转换 为用于第二波长扫描的参考数字数据；以及对齐处理器，其配置成使用用于第一波长扫描 的参考数字数据和用于第二波长扫描的参考数字数据作为输入来处理用于第一波长扫描 的样本数字数据和用于第二扫描波长扫描的样本数字数据以生成输出数字数据，其中关于 10 CN 111551109 A 说　明　书 6/54 页 波长、波数和干涉相位中的至少一者对齐所得输出数字数据以使第一波长扫描波长、波数 或相位稳定到第二波长扫描。 本发明的又一个实施方案是一种光学仪器，其包括：波长扫描光源，其配置成在波 长范围上生成调谐发射以在第一时间点生成第一波长扫描且在第二时间点生成第二波长 扫描；光学系统，其配置成将第一波长扫描的至少一部分和第二波长扫描的至少一部分传 递到样本；参考信号生成器，其配置成接收来自第一波长扫描的调谐发射的至少一部分以 生成用于第一波长扫描的参考信号并且接收来自第二波长扫描的调谐发射的至少一部分 以生成用于第二波长扫描的参考信号；样本检测器，其配置成检测受样本影响的来自第一 波长扫描的调谐发射以生成用于第一波长扫描的样本信号并且检测受样本影响的来自第 二波长扫描的调谐发射以生成用于第二波长扫描的样本信号；光学时钟生成器，其配置成 接收来自波长扫描光源的调谐发射的一部分以生成时钟信号；数字转换器子系统，其配置 成将来自第一波长扫描的样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据，将用于第二 波长扫描的样本信号转换为用于第二波长扫描的样本数字数据，将用于第一波长扫描的参 考信号转换为用于第一波长扫描的参考数字数据，并且将用于第二波长扫描的参考信号转 换为用于第二波长扫描的参考数字数据，其中所述时钟信号计时所述数字转换器子系统； 并且其中所述数字转换器子系统还包括：  (a)主要模/数转换器，其中所述主要模/数转换 器由所述时钟信号计时，并且其中所述主要模  /数转换器被配置为将用于第一波长扫描的 样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据且将用于第二波长扫描的样本信号转 换为用于第二波长扫描的样本数字数据；以及电路，其包括数字输入，其中所述电路被配置 为经由数字输入获取用于第一波长扫描的参考信号并将其转换为用于第一波长扫描的参 考数字数据并且获取用于第二波长扫描的参考信号并将其转换为用于第二波长扫描的参 考数字数据；并且其中与主要模/数转换器或者时钟信号的倍频或分频复本基本上同时计 时所述数字输入；或(b)主要模/数转换器，其中所述主要模/数转换器由所述时钟信号计 时，并且其中所述主要模/数转换器被配置为将用于第一波长扫描的样本信号转换为用于 第一波长扫描的样本数字数据且将用于第二波长扫描的样本信号转换为用于第二波长扫 描的样本数字数据；以及次要模/数转换器，其中所述次要模/数转换器被配置为将用于第 一波长扫描的参考信号转换为用于第一波长扫描的参考数字数据且将用于第二波长扫描 的参考信号转换为用于第二波长扫描的参考数字数据；并且其中与主要模/数转换器或所 述时钟信号的倍频或分频复本基本上同时计时所述次要模/数转换器；以及对齐处理器，其 配置成使用用于第一波长扫描的参考数字数据和用于第二波长扫描的参考数字数据作为 输入来处理用于第一波长扫描的样本数字数据和用于第二扫描波长扫描的样本数字数据 以生成输出数字数据，其中关于波长、波数和干涉相位中的至少一者对齐所得输出数字数 据以使所述第一波长扫描波长、波数或相位稳定到所述第二波长扫描。 本发明的又一个实施方案是一种光学仪器，其包括：波长扫描光源，其配置成在波 长范围上生成调谐发射以在第一时间点生成第一波长扫描且在第二时间点生成第二波长 扫描；光学系统，其配置成将第一波长扫描的至少一部分和第二波长扫描的至少一部分传 递到样本；参考信号生成器，其配置成接收来自第一波长扫描的调谐发射的至少一部分以 生成用于第一波长扫描的参考信号且接收来自第二波长扫描的调谐发射的至少一部分以 生成用于第二波长扫描的参考信号；相位校准生成器，其配置成接收来自第一波长扫描的 11 CN 111551109 A 说　明　书 7/54 页 调谐发射的至少一部分以生成用于第一波长扫描的相位校准信号且接收来自第二波长扫 描的调谐发射的至少一部分以生成用于第二波长扫描的相位校准信号；样本检测器，其配 置成检测受样本影响的来自第一波长扫描的调谐发射以生成用于第一波长扫描的样本信 号且检测受样本影响的来自第二波长扫描的调谐发射以生成用于第二波长扫描的样本信 号；时钟源，其配置成生成时钟信号；以及数字转换器子系统，其配置成将来自第一波长扫 描的样本信号转换为用于第一波长扫描的样本数字数据，将用于第二波长扫描的样本信号 转换为用于第二波长扫描的样本数字数据，将用于第一波长扫描的参考信号转换为用于第 一波长扫描的参考数字数据，将用于第二波长扫描的参考信号转换为用于第二波长扫描的 参考数字数据，将用于第一波长扫描的相位校准信号转换为用于第一波长扫描的相位校准 数字数据，并且将用于第二波长扫描的相位校准信号转换为用于第二波长扫描的相位校准 数字数据；其中所述时钟信号计时所述数字转换器子系统，并且其中所述数字转换器子系 统还包括：(a)主要模/数转换器，其中所述主要模/数转换器由所述时钟信号计时，并且其 中所述主要模/数转换器被配置为将用于第一波长扫描的样本信号转换为用于第一波长扫 描的样本数字数据且将用于第二波长扫描的样本信号转换为用于第二波长扫描的样本数 字数据；(b)电路，其包括数字输入，其中所述数字输入采样由时钟信号或时钟信号的倍频 或分频复本计时，并且其中所述电路被配置为经由数字输入获取用于第一波长扫描的参考 信号并将其转换为用于第一波长扫描的参考数字数据并且获取用于第二波长扫描的参考 信号并将其转换为用于第二波长扫描的参考数字数据；以及(c)次要模/数转换器，其中所 述次要模/数转换器由时钟信号或时钟信号的倍频或分频复本计时；并且其中所述次要模/ 数转换器被配置为将用于第一波长扫描的相位校准信号转换为用于第一波长扫描的相位 校准数字数据且将用于第二波长扫描的相位校准信号转换为用于第二波长扫描的相位校 准数字数据；以及对齐处理器，其配置成使用用于第一波长扫描的参考数字数据、用于第一 波长扫描的相位校准数字数据、用于第二波长扫描的参考数字数据和用于第二扫描的相位 校准数字数据作为输入来处理用于第一波长扫描的样本数字数据和用于第二扫描波长扫 描的样本数字数据以生成输出数字数据，其中关于波长、波数和干涉相位中的至少一者对 齐所得的输出数字数据以使第一波长扫描波长、波数或相位稳定到第二波长扫描。 附图说明 图1A至1F是示出光学相干断层成像术(OCT)、扫描和数据形成的基本原理的图。 图2A至2B是示出示例性光学相干断层成像术仪器的示意图。 图3A至3D是示出在不同操作条件下获得的来自镜面反射的光学相干断层成像术 条纹的差异的图和流程图。 图4A至4F是示出OCT点扩散函数上的激光波长扫描轨迹对OCT干涉条纹频率和条 纹包络的影响的曲线图。 图5A至5D是示出不同数字转换器子系统架构的示意图。 图6A至6D是示出可能由于不恰当的背景减除和OCT条纹抖动而在OCT图像中发生 的伪影的曲线图和图像。 图7A是MEMS可调谐垂直腔面发射激光器(MEMS可调谐VCSEL)的示意图，图7B  至7C 是MEMS可调谐VCSEL的照片，并且图7D至7E是示出MEMS可调谐VCSEL的静态和动态波长调谐 12 CN 111551109 A 说　明　书 8/54 页 的曲线图。 图8A至8D是示出来自具有不同但重叠的调谐范围的MEMS可调谐VCSEL的实验光谱 和来自具有不同但重叠的增益光谱范围的光学放大器的光谱的曲线图。 图9A是MEMS可调谐VCSEL的不同致动器设计的频率响应的曲线图，并且图9B是示 出MEMS可调谐VCSEL致动器的振动模式的曲线图。 图10A是组合来自两个垂直腔激光器(VCL)光源的光的系统的示意图，图10B是在 扫描的一部分断开的情况下执行协调扫描的两个VCL光源的波长对时间的曲线图，图10C是 完整扫描的波长对时间的曲线图，并且图10D是单独以及组合的VCL光源的OCT条纹的曲线 图。 图11A至11D是示出用于组合并监视来自多个VCL光源的光的不同方法和设备的示 意图。 图12是用于驱动多个VCL、监视VCL光源的输出、选择来自所述VCL光源中的一者的 输出并且放大VCL的光功率的电子器件的示意图。 图13A至13F是示出不恰当地组合来自多个VCL光源的干涉条纹数据的影响的曲线 图和图像。 图14A至14E是示出相对于总条纹长度改变不恰当地组合两个条纹的位置的效果 的曲线图和图像。 图15A至15C是示出本发明的包括两个VCL光源的一个实施方案的示意图，并且图 15D 是本发明的包括N个VCL光源的一个实施方案。 图16A是示出本发明的包括VCL光源的一个实施方案的示意图，并且图16B是本发 明的包括波长扫描光源的一个实施方案。 图17A至17C是示出为了恰当地对齐波长信号的参考信号的比较的曲线图。 图18A至18D是示出识别样本偏移值以恰当地对齐两个波长信号的曲线图。 图19A至19I是示出本发明的示例性参考信号生成器的示意图和曲线图。 图20A至20D是示出本发明的一个实施方案的不同光学滤波器设计对对齐过程的 影响的曲线图。 图21是示出本发明的包括两个模/数转换器、用于计时模/数转换器的光导k时钟 信号生成器和电学触发信号的一个实施方案的示意图。 图22A至22E是示出来自本发明的包括基于法布里-珀罗滤波器的参考信号生成 器、两个模/数转换器、用于计时模/数转换器的光导k时钟信号和电学触发信号的一个实施 方案的恰当数据对齐的曲线图。 图23A是示出包括两个不同长度的标准具、两个检测器和电学求和电路的参考信 号生成器的示意图，并且图23B是其曲线图。 图24A是包括两个不同长度的标准具和两个检测器的参考信号生成器的示意图， 并且图  24B是示出来自标准具的信号、来自标准具的数字化信号和由应用于来自标准具的 数字化信号的或运算符构成的信号的曲线图。 图25A至25F是示出来自两个VCL光源的信号的曲线图，包括来自标准具的信号、来 自标准具的数字化信号和由应用于来自标准具的数字化信号的或运算符构成的信号。 图26A是示出包括两个不同长度的标准具和一个检测器的参考信号生成器的示意 13 CN 111551109 A 说　明　书 9/54 页 图，并且图26B是示出其输出的曲线图。 图27A是示出VCL光源的光学干涉信号的示波器的截屏，图27B是示出VCL光源的光 谱的光谱分析仪的截屏，图27C是包括两个不同长度的标准具和两个检测器的参考信号生 成器的照片，并且图27D是包括两个法布里-珀罗滤波器和两个检测器的参考信号生成器的 示意图。 图28是示出来自参考信号生成器中的两个标准具的信号的曲线图的集合。 图29是示出单个长扫描范围VCL和具有不重叠的光谱的两个较短扫描范围VCL所 生成的来自两个标准具的信号的曲线图的集合。 图30A和30C是示出作用于法布里-珀罗信号以对参考信号进行数字采样的比较器 的示意图，并且图30B是其曲线图。 图31是示出本发明的包括两个模/数转换器、用于计时模/数转换器的内部时钟信 号、数字输入和电学触发信号的一个实施方案的示意图。 图32A示出与模拟数据同步获取数字信号的数字转换器子系统的示意图，并且图 32B是其照片。 图33是用于模拟和数字数据的示例性数据存储方案的示意图。 图34是示出本发明的一个实施方案的实验测试设备的示意图。 图35A是示出数字数据和模拟数据的曲线图，并且图35B至35D示出数字数据状态 转变的放大曲线图。 图36A至36D是示出来自1050nm  VCSEL的实验数据的曲线图，其中已经将模拟数据 对齐到所检测的并且经过放大的1049nm光纤布拉格光栅的上升沿数字状态转变。 图37A至37D是示出来自1050nm  VCSEL的实验数据的曲线图，其中已经使模拟数据 相位稳定并且两个OCT点扩散函数的曲线图被描绘在彼此之上。 图38A至38B是示出组合在第一波长范围上的第一扫描和在第二波长范围上的第 二扫描的实验数据的曲线图，其中两波长范围重叠，并且图38C示出OCT点扩散函数。 图39A是示出示例性参考信号的一组曲线图，示例性参考信号用于将在相同波长 范围上获得的在第一时间点获得的样本数字数据与在第二时间点获得的样本数字数据对 齐以生成波长、波数或干涉相位稳定化的输出数字数据，并且图39B是示出来自不同中心波 长的第一  VCSEL和第二VCSEL的示例性参考信号的曲线图的集合，其中来自第一VCSEL的样 本数字数据可与来自第二VCSEL的样本数字数据组合以生成在条纹相位上连续的组合输出 数字数据集。 图40是本发明的包括光学波长触发器的一个实施方案的示意图。 图41A是示出触发前和触发后采集的示意图，图41B是其数据记录，并且图41C是其 曲线图的集合。 图42A至42B是示出来自MZI的参考信号的曲线图，其中来自MZI的信号的相位周期 由于扫描间变化而大于触发信号抖动。 图43是示出具有不同记录大小的样本信号和参考信号的采集的曲线图的集合和 示意图。 图44A是示出本发明的一个实施方案的示意图，并且图44B是其曲线图的集合，其 中断开去往仪器的光，同时去往参考信号生成器的光保持接通，以便使对样本的曝光减到 14 CN 111551109 A 说　明　书 10/54 页 最小，同时仍生成可用于对应点匹配的参考信号。 图45A至45B是示出来自本发明的一个实施方案的在对齐之后的结果的曲线图，其 中断开去往仪器的光，同时去往参考信号生成器的光保持接通，以便使对样本的曝光减到 最小，同时仍生成可用于对应点匹配的参考信号。 图46是示出接通和断开第一VCL、第二VCL和助推光学放大器(booster  optical  amplifier,  BOA)以使对样本的曝光减到最小的曲线图和时序图。 图47是本发明的包括单个或多个VCL、数字输入和光学k时钟以及任选的偏振选择 性元件的一个实施方案的示意图。 图48A至48D是示出2个、3个、4个或N个VCL光源的接合的示意图。 图49A和49C是示出两个或三个VCL光源的级联的示意图，并且图49B和49D是其曲 线图。 图50A至50D是示出单独或组合使用两个VCL光源以生成OCT数据的曲线图。 图51是本发明的包括两个模/数转换器、成像干涉仪、校准干涉仪和参考信号生成 器的一个实施方案的示意图。 图52是本发明的包括两个快速模/数转换器、一个低速模/数转换器和数字输入的 实施方案的示意图。 图53A至53D是示出本发明的示例性实施方案的分割部件的若干不同概念方式的 示意图。 图54A至54C是示出用于本发明的示例性实施方案的若干不同平台架构的示意图。