研究目的
提出一种混合多波长光声成像(hPAI)方法,该方法通过结合单波长脉冲激光与多波长廉价连续波(CW)激光实现光谱光学吸收特性表征,旨在相比传统光声成像系统降低系统成本与体积。
研究成果
所提出的hPAI方法通过采用多波长连续波激光器替代昂贵的可调谐脉冲激光器,展示了以更低系统成本和更紧凑体积实现多波长光声传感与成像的潜力。该方法提高了光学吸收对比度,有望应用于未来低成本便携式成像系统,不过目前在分辨率和灵敏度方面仍存在局限。
研究不足
所提出的hPAI方法的分辨率和灵敏度不如使用可调谐激光的系统,这是由于连续波激光输出的不稳定性以及难以将脉冲激光和连续波激光精确聚焦于同一样品区域所致。过热和聚焦不一致可能会引入非期望信号。
1:实验设计与方法选择:
hPAI方法结合单波长脉冲激光与多波长连续波激光产生光声信号。通过精确控制激光照射顺序(脉冲-连续波-脉冲),提取连续波激光加热前后的光声信号差异。
2:样本选择与数据来源:
样本由三根透明硅管构成,分别填充纯水、蓝色墨水和红色墨水,这些物质在近红外波长范围内具有显著不同的光学吸收特性。
3:实验设备与材料清单:
包含多台不同波长(如671纳米和808纳米)的连续波激光器(峰值功率:1瓦)、532纳米脉冲激光器、Y型光纤束、聚光透镜、超声换能器(I10C8F20,Doppler公司)、脉冲接收器(5072PR,奥林巴斯)、数据采集卡(9814,AD-Link)以及用于系统同步的计算机。
4:实验流程与操作步骤:
激光按短脉冲-长连续波脉冲-短脉冲的顺序照射样本。采集连续波激光加热前后的光声信号,通过图像相减提取振幅差异。
5:数据分析方法:
分析连续波激光加热导致的光声信号非线性增长部分,将其与连续波激光的光学吸收系数相关联。
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pulser-receiver
5072PR
Olympus
To receive the ultrasound signals from the transducer.
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data acquisition card
9814
AD-Link
To digitize the received ultrasound signals.
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ultrasound transducer
I10C8F20
Doppler Inc.
To receive the generating ultrasound signals induced by pulsed laser illumination.
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Y-type fiber bundle
To couple the light from both pulsed and CW lasers into the sample.
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condenser lens
To collimate and focus the light on the sample.
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