近红外极化光子对光谱仪量测方法及装置;POLARIZED PHOTON PAIR NEAR INFRARED SPECTROSCOPY; METHOD AND APPARATUS

摘要

一种利用双频率圆偏极化雷射光源形成圆偏极化光子对光束在高浓度射散介质中形成扩散极化光子对密度波。由量测其振幅及相位可求得射散介质的传播散射系数和吸收系数，进而可在高浓度射散介质中物体成像，更进一步利用两种不同中心波长的双频率近红外雷射光束可即时量测血氧饱和浓度及其变化量，再藉由空间扫描可求得血氧饱和浓度的影像。

主权项

1.一种近红外极化光子对光谱仪量测方法，使用一双频率圆偏极化雷射，输出互相关连、互相垂直之圆偏极化但不同频率之雷射光源，可产生互相关连和互相垂直之圆偏极化光子对光源，能在高浓度射散介质中形成扩散极化光子对密度波(DPPDW)，藉由振幅及相位讯号处理装置即时量测外差干涉讯号的振幅及相位，并且使用信号光纤及侦测光纤来定位与扫描，取得DPPDW的振幅衰减及相位延迟，进而求得高浓度射散介质的传播散射系数和吸收系数。 ;2.如申请专利范围第1项之近红外极化光子对光谱仪量测方法，其中信号光纤及侦测光纤定位在高浓度射散介质中的光源位置与侦测位置，信号光纤及侦测光纤之间的距离可任意调整，而且信号光纤及侦测光纤可分别由双频率雷射点光源和小面积光侦检装置取代。 ;3.如申请专利范围第2项之近红外极化光子对光谱仪量测方法，其中信号光纤及侦测光纤可对被测试物体在高浓度射散介质中进行二维及三维扫描。 ;4.如申请专利范围第1项之近红外极化光子对光谱仪量测方法，其中射散之圆偏极化光子对光源经由极化光分光镜，产生两组外差干涉讯号，再经由差动放大装置将两组外差干涉讯号相减以提高振幅及相位之侦测灵敏度及讯号杂讯比值。 ;5.如申请专利范围第1项之近红外极化光子对光谱仪量测方法，可使用不同中心波长之双频率雷射光源，分别求得对应不同波长之高浓度射散介质的传播散射系数及吸收系数，并藉由对应不同波长之吸收系数求得血氧饱和浓度及其变化量，同时亦可藉由空间扫描及扩散方程式的解求得血氧饱和浓度的影像。 ;6.如申请专利范围第3项之近红外极化光子对光谱仪量测方法，可藉由空间扫描所获得之外差干涉讯号的振幅衰减及相位延迟并配合扩散方程式的解还原物体在高浓度散射介质中之影像。 ;7.一种近红外极化光子对光谱仪装置，该装置至少包含双频率雷射光源、分光镜、显微物镜、信号光纤及侦测光纤、讯号放大装置、带通滤波装置与振幅及相位信号处理装置，双频率雷射光源经分光镜分成信号光束和参考光束，信号光束经由显微物镜聚焦后输入到信号光纤，最后进入到高浓度散射介质中，并且使用侦测光纤用来收集光讯号，再使用讯号放大装置、带通滤波装置与振幅及相位信号处理装置量测出振幅及相位。 ;8.如申请专利范围第7项之近红外极化光子对光谱仪装置，其中该带通滤波装置的中心频率为双频率雷射光源的差频，可有效地过滤出光侦检装置所输出之外差干涉讯号。 ;9.如申请专利范围第7项之近红外极化光子对光谱仪装置，其中双频率雷射光源可经由稳频线偏极化雷射结合电光调制器或声光调制器及波片来完成。 ;10.如申请专利范围第7项之近红外极化光子对光谱仪装置，其中双频率雷射光源可经由稳频线偏极化半导体雷射结合极化光学及波片形成马克任得(Mach-Zehnder)干涉仪来完成。;第一图 近红外极化光子对光谱仪架构;第二图 近红外极化光子对光谱仪空间扫描示意图;第三图 差动式近红外极化光子对光谱仪光学系统架构