CN103444020A - 用于oct医学成像的具有受控锁模的激光扫频源 - Google Patents

Abstract

一种光学相干分析系统，其使用激光扫频源，该激光扫频源被约束在锁模状态下运行。这是通过，基于光在谐振腔内的往返行程的行程时间，同步地改变激光器谐振腔的增益和/或相位来实现的。多个高速的波长扫频激光源发出与谐振腔的往返时间同步的脉冲，作为非线性的光频红移过程的一部分。稳定的脉动与平稳的调谐和低相对强度噪音有关。该级别的激光器的锁模方法的附加作用为控制和稳定这些激光器至一低时钟抖动和RIN状态，以及在具体的情况下除了通常的短至长波长的调谐（红移）之外允许长至短波长的调谐。所述激光器可包括一SOA（410），一法布里-珀罗可调滤波器（412）作为一反射器，以及一在光纤（406）内的输出反射体（405）以调节所述谐振腔长度。

Description

用于OCT医学成像的具有受控锁模的激光扫频源

相关申请

本申请要求2010年12月27日提交的美国专利申请号12/979,225的优先权，其全文通过引用并入本文中。

背景技术

光相干性分析依赖于对一基准波和一实验波之间，或一实验波的两个部分之间的干涉现象的利用，用于测量距离和厚度，以及计算样本的折射率。光相干断层扫描（OCT）为其中一个实例技术，其用于执行高分辩率的截面成像。其经常应用在，例如，对高倍放大的生物组织结构进行实时成像。光波从一对象或样本上反射，而计算机通过使用该波在反射时的改变情况的信息，生成该对象的横截面图像。

傅里叶域OCT（FD-OCT）当前在许多应用上提供了最佳效果。此外，在傅里叶域的手段中，扫频源OCT相比诸如光谱编码OCT这样的技术具有显著的优点，因为其具有平衡的偏振分集探测的能力。其优点还在于，其可用于在光谱编码FD-OCT通常所需的廉价的以及快速的探测器阵列不可用的波长范围内成像。

在扫频源OCT中，光谱成分并不通过空间分离来编码，而是在时间上编码。光谱被过滤，或在连续的频率阶跃中产生并在傅里叶变换前重构。通过使用频率扫描扫频源，光学构型变得不那么复杂，然而关键的性能特性现归于源头以及特别是其频率调谐速度和准确度。

用于OCT扫频源的高速频率调谐尤其地与活体内成像有关，快速的成像减少运动引起的人为现象以及减少忍耐过程的长度。其还可以用来改善分辩率。

用于OCT系统的扫频源一般地为可调谐激光器。可调谐激光器的优点包括高光谱亮度和相对简单的光学设计。可调谐激光器由增益媒介，以及可调谐的部件构造而成，其中增益媒介为，例如位于一谐振腔内的半导体光放大器（SOA），可调谐的部件为，例如旋转的光栅、具有旋转镜的光栅，或法布里-珀罗（Fabry-Perot）可调滤波器。目前，一些具有最高调谐速度的激光器基于由D.Flanders、M.Kuznetsov和W.Atia发明的，标题为Multi Spatial ModeSpatial Mode Resonator Tuning Element的美国专利7415049B1。微机电系统（MEMS）法布里-珀罗可调谐滤光器的使用，结合了宽光谱扫描频带的能力，宽光谱扫描频带为借助具有高速调谐能力的小质量、高机械共振频率的可偏向MEMS薄膜来实现。

然而，在激光器设计中，对于OCT系统，某些折衷是成问题的。一般地，短的激光器谐振腔说明较高的潜在调谐速度，因为当激光器已被调谐时，激光振荡必须从自发发射重新建立。因此，光在激光器谐振腔中的来回行程时间应该保持低，由此这个建立可迅速地发生。然而，短的激光器谐振腔，会造成在激光器的纵向谐振腔模式的光谱间距方面的问题。亦即，激光器仅可以产生谐振腔模式间距的整数倍的光，因为光必须在腔内振荡。较短的谐振腔导致更小的和更宽间隔的模式。这样，当激光器在这些离散的谐振腔模式上调谐时将导致更多的模式跳越噪音。因此，在设计一OCT激光器时，一般地有需要在低噪声和高速之间作出抉择。

一种激光器设计寻求应对该缺点。傅里叶-域模式-锁模激光器（FDML）在一光纤的较长的长度上存储光，用于在与激光器的调谐部件的同步中放大和再循环。参看OPTICS EXPRESS3225，2006年4月17日，第14卷，第8号，由R.Huber、M.Wojtkowski和J.G.Fujimoto刊登的“Fourier Domain Mode Locking（FDML）：A new laser operating regime andapplications for optical coherence tomography”。然而，这些装置的缺点为他们的复杂性。此外，包括较长存储光纤的环型谐振腔会产生其特有的性能问题，例如色散和稳定性。

发明内容

对可调谐激光器的研究表明，当它们运行在高扫描速率时，它们趋向于在锁模状态中运行。在高扫描速率下，传统的锁模激光器中，一个或多个脉冲在激光器谐振腔中行进。脉冲重复率接近激光器谐振腔(laser cavity)的往返行程时间或一般地为较小的倍数，如2-10倍。由于该锁模经由激光器的频率调谐增长，其被称为扫频锁模。该锁模状态可具有实际上促进激光器的高速调谐的效果。四波混合作用使波在激光器谐振腔中红移。这促成调谐至更低的光频。参看OPTICSLETTERS，2006年3月15日，第31卷第6号，由A.Bilenca、S.H.Yun、G.J.Tearney和B.E.Bouma刊登的“Numerical study of wavelength-swept semiconductorring lasers：the role of refrac tive-index nonlinearities in semiconductor opticalamplifiers and implications for biomedical imaging applications”。

然而，当调谐至较高的光频时，会出现问题。其他的问题是因为激光器谐振腔在调谐过程中产生变化，并由此导致扫频锁模的特性也产生变化。结果是，在可调谐激光器的单个频率扫描期间，激光器可交换至其他的扫频锁模状态。例如，在扫频期间，在谐振腔内循环流通的脉冲数目可变化。结果是，当激光器在不同的状态间移动时，它们可表现为无秩序和不可预测，且由于可调谐激光器与其运行于的OCT系统有关，该不同的状态可引起不同的性能特性。

本发明涉及一扫频的可调激光源。在其扫频工作期间，其被约束在一稳定的锁模状态下运行。在说明的实施例中，这是通过主动（actively）调制谐振腔增益和/或腔内元件，或通过包括在扫描期间促进稳定运行的有源或无源元件来实现的。这具有稳定激光器的发射特性的效果且避免由于在谐振腔内循环流通的脉冲数目中的不确定性或交换造成的噪声破坏（disruptions）。作为替代，锁模系统通过调制一增益来稳定激光器的动作，例如在谐振腔往返行程频率的谐波处调制激光器的谐振腔的增益。在如下所述的其他实施例中，通过调制腔内的相位调制器或调制谐振腔内部的损耗元件（lossy element）来实现稳定。而在其他的实施例中，例如，以腔内的可饱和吸收器来促进稳定。于是，在一些情况下，在一稳定的锁模状态工作不但可促进调谐至更低的光频，并且可促进调谐至更高的光频，从而允许稳定的以及平稳的上下调谐。

更具体地说，有用的锁模方法包括，通过电流注射或同步泵浦进行主动增益调制、主动损耗调制、主动相位调制和被动（passive）锁模。主动相位调制下均允许短至长和长至短的调谐方向。门锁模可用于在激光器固有地发射超过一个脉冲的情况下于每一往返行程选定一个脉冲。

总体而言，根据一个方面，本发明提出一种光学相干成像方法。该方法包括：提供激光扫频源，控制激光扫频源的锁模运行并产生一扫频的光信号，发送该扫频的光信号至具有基准臂和样本臂的干涉仪，其中一样本位于该样本臂中，将从采样臂返回的扫频光信号和从基准臂返回的扫频光信号结合以产生一干涉信号，检测该干涉信号，以及经由检测到的干涉信号产生样本的图像信息。

在一实施例中，通过控制一偏置电流至一光学增益部件，使激光扫频源的锁模运行受控，该光学增益部件放大在激光扫频源的激光器谐振腔内的光。优选地该偏置电流是在基于激光器谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下调制的。

更总括地，在许多实施例中，激光扫频源的锁模运行是通过激光扫频源的激光器谐振腔的增益调制来控制。

在其他的实施例中，控制激光扫频源的锁模运行包括调制激光器谐振腔内的光信号的相位。

在一些实施例中，门锁模实施为，在激光器谐振腔中循环流通的脉冲数目减少。

总体而言，根据另一方面，本发明提出一种光学相干分析系统，其包括：一激光扫频源，其用于产生在一调谐频带上调频的扫频的光信号，其中该扫频的激光源的锁模运行在该调谐频带内受控；一干涉仪，其用于分开在一基准臂和一导引（leading）样本的样本臂之间的扫频的光信号；以及一检测器系统，其用于检测从来自基准臂和样本臂的扫频的光信号产生的干涉信号。

在实施例中，锁模运行是通过激光器谐振腔的相位调制器和/或增益调制来控制。优选地该调制基于谐振腔内光的往返行程的行程时间。

总体而言，根据另一方面，本发明提出一种锁模扫频的激光源，包括激光器谐振腔内的用于放大光的增益部件、用于激光器谐振腔的可调谐部件，以及调谐控制器，其用于在一调谐频带上对可调谐部件进行扫频，以产生扫频的光信号。根据本发明，扫频的激光源的锁模运行为受控的。

在其他的示例中，该锁模系统包括谐振腔内的相位调制器或损耗（loss）调制器，或通过同步光泵浦的增益调制。另一系统对谐振腔增加一可饱和吸收器以稳定使用被动锁模方法的扫频锁模。

上述及其他本发明的特征，包括各种不同的新颖结构的细节和部件的组合，及其他优点，将参照附图进行更具体的描述，并在权利要求中指出。应理解，把本发明具体化的独特方法和装置以示例的方式展示，其并不作为对发明的限制。本发明的原理和特征可由不超出本发明范围的各种和多个实施例所采用。

附图说明

在附图中，附图标记指代所有不同视图的同一或相似的部件。附图不进行不必要的按比例缩放；取而代之的是其重点在于说明本发明的原理。附图说明如下：

图1为根据本发明第一实施例的用于光学相干分析的锁模激光扫频源的顶视平面按比例图；

图2为锁模系统的已调制信号（例如，SOA偏置电流）的曲线图，其中激光脉冲在激光器谐振腔内循环流通、半导体增益媒介（如SOA），以及增益媒介的折射率为时间的函数；

图3包含，在以微秒为单位的同一时间量程上的试验数据的五个曲线图：以兆赫为单位的时钟频率、以百分比显示的时钟抖动、任意单位的激光功率输出、相对强度噪音（RIN）（dBc/Hz），以及显示激光器的瞬时功率输出的频率成分对时间的光谱图，该曲线图所示的是，可调激光源的在调谐频带上扫描期间没有任何稳定化的扫频锁模；

图4包含，在以微秒为单位的同一时间量程上的试验数据的五个曲线图：以兆赫为单位的时钟频率、以百分比显示的时钟抖动、任意单位的激光功率输出、相对强度噪音（RIN）（dBc/Hz），以及显示激光器的瞬时功率输出的频率成分对时间的光谱图，该曲线图所示的是，当增添了稳定化时，可调激光源的性能改善；

图5A包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及至SOA410的偏置电流；以及图5B为来自测试干涉仪的校正的条纹幅度的曲线图，该校正的条纹幅度是以毫米为单位的深度的函数，该曲线图所示的是，可调激光源的在调谐频带上扫描期间没有任何稳定化的扫频锁模；

图6A包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及至SOA410的偏置电流；以及图6B为来自测试干涉仪的校正的条纹幅度的曲线图，该校正的条纹幅度是以毫米为单位的深度的函数，该曲线图所示的是，在调谐频带上扫描期间具有稳定化的扫频锁模的可调激光源的性能，其中通过方波的SOA偏置电流的施加从而执行有源门电路的扫频锁模，在该调谐频带内仅允许一个脉冲在激光器谐振腔内部循环流通；

图7A包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及至SOA410的偏置电流；以及图7B为来自测试干涉仪的校正的条纹幅度的曲线图，该校正的条纹幅度是以毫米为单位的深度的函数，该曲线图所示的是，在调谐频带上扫描期间具有稳定化的扫频锁模的可调激光源的性能，其中通过正弦波的SOA偏置电流的施加，在该调谐频带内仅允许一个脉冲在激光器谐振腔内部循环流通；

图8为根据本发明第二实施例的用于光学相干分析的使用相位调制的线性谐振腔主动锁模的激光扫频源的原理图；

图9为用于光学相干分析的相位调制的环谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；

图10为用于光学相干分析的相位调制的环谐振腔锁模的光纤激光扫频源的原理图；

图11包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA/增益部件410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、在滤波器和SOA处以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及当调谐在-2GHz/ns的扫频频率时，由相位调制器施加的以弧度为单位的相位移；

图12包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA/增益部件410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、在滤波器和SOA处以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及当调谐在+2GHz/ns的扫频频率时，由相位调制器施加的以弧度为单位的相位移；

图13为根据本发明另一实施例的用于光学相干分析的损耗调制的线性谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；

图14包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA/增益部件410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、在滤波器和SOA处以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及由损耗调制器1310（在该情况下未调制）施加的损耗；

图15包含在以皮秒为单位的同一时间量程上的来自计算机模拟的四个曲线图：对应光离开SOA/增益部件410和法布里-珀罗可调滤波器412的光功率、在滤波器和SOA处以千兆赫（GHz）为单位的脉冲的瞬态的光频变化、来自SOA410的增益，以及由损耗调制器1310施加的经调制的损耗；

图16为用于光学相干分析的利用同步泵浦以控制锁模运行的线性谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；

图17为一相关实施例的原理图，其使用混合的、自由空间（free space）激光器谐振腔，所述激光器谐振腔利用同步泵浦以控制锁模运行；

图18为用于光学相干分析的使用可饱和吸收镜以控制锁模运行的环谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；

图19为用于光学相干分析的使用可饱和吸收镜以控制锁模运行的线性谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；

图20为用于光学相干分析的使用透射的（transmissive）吸收器镜以控制锁模运行的线性谐振腔锁模的激光扫频源的原理图；以及

图21为根据本发明一实施例的结合了锁模的激光扫频源的OCT系统的原理图。

具体实施方式

图1所示为根据本发明的原理构造的用于光学相干分析的锁模的激光扫频源100。该实施例通过对至腔内增益部件的偏置电流进行调制来控制或稳定锁模运行。

在当前实施例中，优选地激光扫频源100为美国专利号7415049B1大体所述的激光器。其包含具有增益部件410和频率调谐部件412的线性谐振腔。在所示的实例中，频率调谐部件为法布里-珀罗滤波器，在所示的实施中，其限定谐振腔的一端。

在其他的实施例中使用其他的谐振腔结构，例如环谐振腔。进一步的其他的谐振腔调谐元件被使用，例如光栅和薄膜滤波器。这些元件还可以整体位于谐振腔内部，例如成角度隔离（angle isolated）的法布里-珀罗可调滤波器或光栅。

当前，法布里-珀罗滤波器412的通频带在1和10GHz之间。

关于当前实施例的更详尽的细节是，可调谐激光器100包括半导体增益芯片410，所述半导体增益芯片410与微机电的（MEMS）成角的反射法布里-珀罗可调滤波器412配对，可调滤波器412限定激光器谐振腔的一端。谐振腔延伸至第二输出反射体405，所述第二输出反射体405位于光纤尾纤（pigtail）406的末端，光纤尾纤406耦合至光具座（bench）并且构成谐振腔的一部分。

当前，谐振腔的长度为至少40毫米（mm）且优选地超过50-80mm。这确保紧密的纵模间距以减少跳模（mode hopping）噪音。

在其他的实施例中，使用更短的谐振腔。在一些实施例中，具有更宽的通频带调谐元件（滤波器）412的非常短的谐振腔被使用，其用于极高速的仅需要短相干长度的应用。在这些实例的某些当中，法布里-珀罗滤波器412的通频带在20和40GHz之间，或更宽。

虽然如此，在这些实施例的任何一个中，谐振腔的长度与FDML激光器相比较相对地短。在FDML激光器中的谐振腔长度往往是千米的范围。相反，几乎所有的目前激光器的实施例具有小于1米长度的谐振腔。

通过输出反射体405的可调谐的扫频的光信号在光纤320上或经由自由空间传输至OCT系统的干涉仪50。

半导体光放大器（SOA）芯片增益部件410位于激光器谐振腔内部。在当前的实施例中，SOA芯片410的输入和输出端面（facets）是成角的且敷有防反射涂层，其从该两个端面提供平行光束。在优选的实施例中，SOA芯片410经由垫块（submount）450邦定到或附着到公共的光具座B。

芯片410的物质系统为基于所需的光谱的工作范围而选定。常见的物质系统为基于III-V族半导体材料，包括二元材料，例如GaN、GaAs、InP、GaSb、InAs，以及三元、四元和多元合金（pentenary alloys），例如InGaN、InAlGaN、InGaP、AlGaAs、InGaAs、GaInNAs、GaInNAsSb、AlInGaAs、InGaAsP、AlGaAsSb、AlGaInAsSb、AlAsSb、InGaSb、InAsSb和InGaAsSb。共同地，这些物质系统支持从400纳米（nm）至2000nm的工作波长，包括延伸至多个微米波长的更长的波长范围。半导体量子阱和量子点增益区域典型地用于获得尤其是宽的增益和光谱发射带宽。当前，使用了边缘-发射芯片，尽管垂直谐振腔表面发射型激光器（VCSEL）用于不同的实施中。

使用半导体芯片增益媒介410具有在系统集成方面的优点，因为半导体芯片可邦定至垫块，随后垫块直接地邦定至光具座B。然而，其他可能的增益媒介可被用于其他的实现。这样的例子包括固态增益媒介例如稀土掺杂的块状玻璃（bulk glass）、波导或光纤。

SOA410的每一端面具有配合的透镜结构414、416，其用于耦合从SOA410的两个端面中的任一个射出的光。第一透镜结构414耦合SOA410的背端面和反射性的法布里-珀罗可调滤波器412之间的光。从SOA410的输出端面或前端面射出的光由第二透镜结构416耦合至尾纤406的光纤末端端面。

每一透镜结构包括一LIGA支承结构M，其可变形以允许安装后的校正，以及包括一透射的基底S，透镜在该基底S上形成。透射的基质S一般地为钎焊或热压结合（thermocompression bonded）至支承结构M，随后支承结构M邦定至光具座B。

优选地尾纤406的光纤端面还经由光纤支承结构F安装至光具座B，其中光纤406钎焊邦定至支承结构F。光纤支承结构F同样地一般是钎焊邦定至光具座B。

成角反射的法布里-珀罗滤波器412为多空间模（multi-spatial-mode）的可调滤波器，其提供角相关的倒入激光器谐振腔的反射频谱响应。该特征在并入的美国专利号7415049B1中有更详细的论述。

优选地，可调滤波器412为法布里-珀罗可调滤波器，其使用微机电系统（MEMS）技术制造，并且，例如直接地以钎焊邦定，安装至光具座B。当前，滤波器412制造为如美国专利号6608711或6373632所述，美国专利号6608711或6373632以这样的参考并入到本文中。使用弯曲—平坦的谐振器结构，在其内一大体为平面的镜和一相对的曲面镜限定一滤波器光谐振腔，其光程由至少其中一个镜的静电偏转来调制。

任何穿过可调滤波器412传输的光被指向一束流收集器组件452，其吸收光并防止气密封装500中的杂光反射。在其他的实例中，透射光提供至如美国专利申请公开号2009/0290167所公开的k-时钟子系统，该公开以此参照全文并入到本文中。

锁模的激光扫频源100和其他的在下文论述的实施例大体上为高速调谐以产生可调谐的在扫描频带上以大于1千赫兹（kHz）的速度扫描的光信号而设计。在当前的实施例中，锁模的激光扫频源100以大于50或100kHz的速度调谐。在非常高速的实施例中，锁模的激光扫频源100以大于200或500kHz的速度调谐。

调谐控制器125向法布里-珀罗滤波器412提供调谐电压功能，其跨越调谐频带对通频带光频扫频，优选地对线性变化的光频扫频。一般地，调谐频带的宽度大于10nm。在当前的实施例中，其优选地在50和150nm之间，尽管考虑到在一些实例中采用更宽的调谐频带。

由调谐控制器125设置的调谐速度也以单位时间的波长来表示。在一实例中，对应大约110nm的调谐频带或范围或扫描带和100kHz的扫描速率，假定实质上线性的向上-调谐的占空比为60%，峰值扫频速度将为110nm*100kHz/0.60=18300nm/msec=18.3nm/μsec或更快。在另一实例中，对应大约90nm的调谐范围和50kHz的扫描速率，假定实质上线性的向上-调谐的占空比为50%，峰值扫频速度将为90nm*50kHz/0.50=9000nm/msec=9.0nm/μsec或更快。具有大约30nm的调谐范围和2kHz的扫描速率的更小的扫描频带实例中，假定实质上线性调谐的占空比为80%，峰值扫频速度将为30nm*2kHz/0.80=75nm/msec=0.075nm/μsec或更快。

由此，就扫描速率而言，在本文所述的优选实施例中，扫频速度为大于0.05nm/μsec，且优选地大于5nm/μsec。而在更高速的应用中，扫描速率为高于10nm/μsec。

在一实施中，延伸器部件415被添加到激光器谐振腔。这由一透明的，优选地由高折射率的材料制造，例如熔融石英、硅、GaP或其他的具有理想地约1.5或更高折射率的透射性材料。当前优选采用硅或GaP。延伸器部件415的两个端面覆有抗反射涂层。进一步，优选地部件415相对于谐振腔的光轴成1和10度之间的角，以进一步消除任何来自端面的进入激光束光轴的反射。

延伸器部件415用于改变激光器腔内寄生（spurious）反射体之间的光程并由此改变在图像中寄生峰值的深度位置，但不迫使元件之间的物理间距的改变。

光具座B被称为微-光具座并优选地小于10毫米（mm）宽和约25mm长或更小。该尺寸使光具座能够安装在一标准尺寸的，或接近标准尺寸的蝶形或DIP（双列直插）气密封装500中。在一实施中，光具座B由氮化铝制造。在光具座B和封装500之间设置有热电致冷器502（同时附着/钎焊邦定至该光具座的背侧和该封装的内底面板），以控制光具座B的温度。光具座温度经由安装在光具座B上的热敏电阻454检测。

所示实施例的锁模系统包含偏置电流调制系统455。更详细地，激光器偏置电流源456供给一直流电流，用于供至SOA410的偏置电流。该电流流经电感器458。射频发生器460产生具有谐振腔往返行程频率的谐波频率的电子信号。该频率对应光在激光器100的谐振腔内往返所需要的时间。在所示的激光器中，其对应光从谐振腔的一端的可调滤波器412传播至尾纤406的末端的输出反射体405所需要的时间的两倍。

来自射频发生器的信号经由一电容器462供给，如此电容器462联合电感器458产生调制的偏置电流490，其经由一封装的阻抗-匹配带状线464和一固定于光具座的阻抗-匹配带状线466传递至SOA410。

FDML和此处所述的扫频锁模激光器之间的一个区别为锁模是如何施行的。对于FDML，由可调滤波器扫频速率给定的激光波长周期性扫频速率，等于激光器谐振腔往返行程速率或其倍数，比如说2-10的倍数因子。对于100kHz的典型扫频速率，这要求千米长或更长的激光器谐振腔。相反，对于这些相对短的-谐振腔OCT扫频-锁模激光器，也是由可调滤波器扫频速率给定的激光器周期性波长扫频速率，如20–100kHz，其比激光器谐振腔往返行程速率小几个数量级，例如，该往返行程速率在1–3GHz的范围。此处，波长扫频速率小得多，比激光器谐振腔往返行程速率小几个数量级，而对于FDML该两个速率为相等或彼此成一较小的倍数关系。

图2示出了锁模的激光扫频源100的运行和四个波混合过程，其促成扫频源调谐至更低光频。该图表的目的是为了以一物理的方式，描述四-波-混合过程中的红移机制。

更详细地，为了调制激光器谐振腔的增益，一调制的偏置传递至SOA410。在所示的实例的一实施中，偏置电流一般为正弦波。偏置电流的频率被调谐至光在激光器100的谐振腔内往返行程的行程时间，或该往返行程的行程时间的谐波。该偏置电流调制约束激光器102在一锁模状态下运行，以及控制脉冲的数目，一般地是控制在激光器的谐振腔中循环流通的一个或多个脉冲492的数目。当光脉冲492通过晶体二极管增益媒介时，其耗尽增益494，且该增益通过脉冲之间的电流注入而恢复。增益调制伴随折射率496的实部的调制。功率增益（g）（在1/长度单位内）通过线宽（line width）增强因子α关联至折射率（n）：

$\mathrm{\Δn}=-\mathrm{\α}\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}}\mathrm{\Δg}$

当脉冲通过时所述芯片的光程增加，其使脉冲以类似于多普勒频移的过程红移。

由于在大部分的半导体激光器中α为正，每一往返行程的光频移为负。波长红移产生光频498的降低。

锁模系统产生调制的偏置电流信号490，其约束可调谐激光器100在锁模状态下运行。具体地，谐振腔的增益的调制与锁模激光脉冲492在激光器100的谐振腔内行进同步。这样防止混乱的脉动和清除时钟抖动和相对强度噪音（RIN）。

在其他的实施例中，锁模系统以更多的与谐振腔的往返行程同步的复合波形（非正弦波）驱动。这可容许脉冲的蓝移和红移改变调谐方向或减少调谐速率，通过红移一些脉冲而蓝移其他的脉冲以减少整体的调谐速率。

图3包含k时钟频率曲线图和扫频光信号的时钟抖动曲线图，对应没有SOA电流的主动调制的情况。K-时钟展现高水平的抖动代表差劣的调谐性能。进一步，来自可调谐激光器的扫频光信号的功率输出在扫描上非常不稳定。RIN也较高。该光谱图显示扫频的光信号中在大约2600和1300MHz处的脉冲的存在。能量分布看起来经由激光器的调谐频带在扫描的路程上变化。

图4所示为同样的曲线图，但通过对SOA偏置电流施加2600MHz的调制，具有激光器主动锁模。此处，k-时钟频率和时钟抖动对应扫频的光信号展现出减少的抖动。进一步，在频带上调谐期间功率更一致，且RIN更低。进一步，参照扫频的光信号的光谱图，在1300MHz处没有脉动，但仅在2600MHz，能看出激光器运行在一稳定形式，在该稳定形式下，谐振腔内部有两个脉冲在循环流通。

图5A和图5B为计算机模拟的结果。其所示的是，可调激光源展现出没有增益调制的扫频锁模。在这种情况下，激光器运行在每一谐振腔往返行程具有2个脉冲的情况下。

图5B的相关曲线中，一条曲线对应离开SOA410的光而另一条曲线对应离开可调滤波器412的光，所述两条曲线为扫频源相干长度测量的计算机模拟，但实现为进行极端光程差值。通常的相干长度测量出现在接近零（2）的路径差处。在120mm处（3），脉冲与它们邻近的脉冲干涉。在240mm处（4），脉冲与一个谐振腔往返行程外的脉冲干涉，两个脉冲相距一个谐振腔往返行程。

在实际的OCT系统中，这些次要相干（3）（4）有时候可能会造成问题，在接近相当于谐振腔长度或其部分的长度处（视每一往返行程的脉冲数目而定）的较小的杂散反射可在OCT图像中产生伪假象。尽可能地消除这些问题是有帮助的。图6A和图6B为另一计算机模拟的结果。其所示为具有稳定的扫频锁模的可调谐激光器。在这种情况下，激光器被约束运行在，每一谐振腔往返行程仅1个脉冲，称为门扫频锁模。

门锁模用于一些实例中，以增加“相干重复”之间的间距，“相干重复”可导致实际的OCT系统中的图像伪假象。

来自激光器100的扫频的光信号在脉冲间隔处具有重复的相干峰值。如果激光器为正常谐波锁模，脉冲间隔由于门锁模而增加，从而增益在谐振腔的往返行程时间处被调制，而不是在一谐波处或在比其典型脉冲间隔更低的谐波处。

“门”锁模由施加一方形泵浦脉冲偏置电流（例如，请看图1中的基准490）至SOA410来实施，其与谐振腔的往返行程时间同步。这样约束激光器100不再以每一往返行程双脉冲地运行，而仅有一个脉冲。在这种情况下，在240mm处（2）会出现次要相干峰值，而不是在120mm处。

图7A和图7B为另一计算机模拟的相似结果。其所示为具有稳定的扫频锁模的可调谐激光器。在这种情况下，激光器被再一次约束运行在，每一谐振腔往返行程仅1个脉冲。

“门”锁模由施加一正弦波的泵浦脉冲偏置电流（例如，请看图1中的基准490）至SOA410来实施，其与谐振腔的往返行程时间同步从而与激光器谐振腔的增益同步。这样约束激光器100不再以每一往返行程双脉冲地运行，而仅有一个脉冲。在这种情况下，仅在240mm处出现次要相干峰值。

图8所示为第二实施例，在该实施例中，为了控制和稳定激光器的动作，主动锁模系统实施为线性谐振腔激光扫频源结构中的腔内相位调制器。主动相位调制不但促进调谐至更低的光频，还促进高速调谐至更高的光频，从而允许稳定且平稳的上下调谐。

更详细地，在谐振腔内增添相位调制器470，其优选地朝向谐振腔一端以控制激光器的锁模运行。在一实施例中，相位调制器安装在SOA410和透镜结构416之间的光具座B上。在优选实施例中，相位调制器为与SOA芯片410集成的半导体芯片，具体地说，其为相位调制分段，一分离的、调制的偏置电流或电压供给至该相位调制分段，从而产生二-分段SOA（增益，相位）。集成的相位调制器通过电流注入一般为正向偏置工作，但也存在反向偏置类型。

在其他的实例中，相位调制器470为一外部调制器，例如LiNbO₃。

SOA增益饱和具有红移效果。对于主动相位调制的激光器实施例的运作，不需要增益饱和。

优选地，如先前所述，通过使用偏置电流调制系统455来供给对相位调制器470的调制，偏置电流调制系统455包含射频发生器460，其产生位于谐振腔往返行程频率的一谐波处的调制信号。来自射频发生器460的信号经由电容器462供给，如此电容器462联合电感器458产生调制的偏置电流或电压490，其中电感器458连接至偏置电流源457，调制的偏置电流或电压490传递至相位调制器470。

一般地在该示例中，用于SOA410的偏置电流源456供给直流的、未调制的信号。

当脉冲通过相位调制器470时，相位调制器470分与（imparts）其自己的频移，（1/2π）dΦ/dt。根据脉冲的时间点，该频移可为正或负。由于频移可为正，从增益媒介饱和抵消负频移，可实现对应正调谐速率的稳定运行。

在一实例中，相位调制器470在长谐振腔的往返时间的高次谐波处被驱动。谐振腔往返行程频率的复合波形和谐波还可用于驱动相位调制器。在正弦调制的情况下，调制相位为Φ_peak cos（2πf_mod t）。相位调制器分与Φ_peak·f_mod的每一往返行程最大频移。频移的正负号和量值依赖于相对相位调制波形的脉冲的时间点。这在实际系统中提供对调谐速率的一些容差。

图9所示为另一实施例，在该实施例中，锁模系统实施为在一环型谐振腔的、自由空间激光扫频的激光器结构中的腔内相位调制器。

如前所述，相位调制器470显示为位于SOA410和透镜结构416之间。

优选地，如先前所述，通过使用射频发生器460来供给对相位调制器470的调制，射频发生器460产生位于谐振腔往返行程频率的一谐波处的调制信号以控制锁模运行。来自射频发生器460的信号经由电容器462供给，如此电容器462联合电感器458产生调制的偏置电流或电压490，其中电感器458连接至偏置电流源457，调制的偏置电流或电压490传递至相位调制器470。

在一实施例中，相位调制器470为外部调制器，例如LiNbO3，在另一实施例中，或其与SOA芯片410集成。集成的相位调制器一般为通过电流注入正向偏置工作，但也存在反向偏置类型。

一般地在该示例中，用于SOA410的偏置电流源456供给直流的、未调制的信号。

一系列的镜910、912、914和916构成一环型谐振腔结构。在所示的实例中，可调谐滤光器412位于环相对于SOA410的支腿上。在所示的实例中，在可调谐滤光器412的上游侧设置有第一隔离器918，在滤波器412的下游侧设置有第二隔离器920。这些隔离器阻止来自由可调谐滤光器412反射的光的寄生反射以及隔离器920和SOA410的前端面之间的光的寄生反射。在所示的实施中，光输出通过镜912从环处被提取（taken），其中镜912为一部分反射镜。输出透镜922聚焦扫频的光信号的光束到输出光纤320的入口端面上，其将光传送至OCT系统的干涉仪50。

在一实施中，镜916还部分地反射。这样提供二次输出或交替输出扫频光信号926的可能，扫频光信号926经由透镜924照准。

在一些实施中，隔离器918和920是不需要的。取而代之的是，可调谐滤光器412相对于光轴成一角度以提供角度隔离并消除任何寄生反射。在这样的一个实施例中，带有两个平面镜的法布里-珀罗可调谐滤光器412被使用。

附图10所示为另一实施例，其中锁模系统实施为在一环型谐振腔光纤激光扫频源内的腔内相位调制器。

更详细地，可调谐滤光器412耦合至上游的光纤隔离器918和下游的光纤耦合的隔离器920。下游的隔离器920耦合至波分多路复用（wavelength division multiplexing/WDM）耦合器1012。该WDM耦合器1012引入来自泵浦激光器1010的光。WDM耦合器1012的输出耦合至光纤放大器，比如一铒掺杂的放大器，其用作谐振腔增益元件410。这样，使用来自泵浦激光器1010的光放大光纤环型谐振腔中的光。

光纤耦合的相位调制器470由一调制和偏置电压455驱动。优选地相位调制器470经由一光纤耦合至输出耦合器1014，其在输出光纤320上提供扫频的光信号至OCT系统的干涉仪50。

相位调制的激光器不依赖对应脉冲频移的增益饱和。结果是，具有较长寿命的增益媒介410，比如稀土掺杂的光纤用于该环状激光器。这将在其他部件之间包括Er：光纤和Yb：光纤增益媒介410。尽管此处所示的是基于光纤的实施，也可以使用真空光学系统来实现建立的各种版本的方案。

图11和12为两个计算机模拟的结果，其显示在环状激光器的执行下，腔内相调制的效果。在这种情况下，经由施加的相移，同步至激光器谐振腔的往返行程时间的振幅为π的正弦相位调制被使用，如图中所示为时间曲线函数。

SOA增益的调制如“增益和损耗”曲线所示。连续波（CW）谐振腔损耗如虚线所示。如实线所示的是，对应脉冲激发（pulsed）的波长扫频的激光的损耗。

激光器脉冲产生对应正负调谐速率的纯净的扫频光信号。

在负调谐速率（图11）下，大部分脉冲频率跳跃起因于由SOA412的增益饱和致使的折射率调制（index modulation）。脉冲在正弦波的凹点（trough）附近穿过相位调制，其中在正弦波的凹点处，几乎没有加入来自相位调制器的额外频移。

对于正调谐速率（图12），来自相位调制器的频率跳跃抵消来自增益饱和的跳跃。为了使这发生，如相位对时间的曲线图中所示，脉冲必须在具有相变的较高的正速率dΦ/dt时，穿过调制器。

图13所示为另一实施例，其中锁模系统实施为在一线性谐振腔激光扫频源结构中的腔内电-光损耗调制器1310。

更详细地，电-光损耗调制器1310被添加到谐振腔中，优选地朝向谐振腔的一端，以控制锁模运行。其用于调制激光器谐振腔的增益。在一实施例中，电-光损耗调制器（EOLM）1310安装在SOA410和透镜结构416之间的光具座B上。介于中间的透镜1312耦合SOA410和EOLM1300之间的光。

优选地，如先前所述，通过使用偏置电流调制系统455来供给对电-光损耗调制器1310的调制，偏置电流调制系统455包含射频发生器460，其产生位于谐振腔往返行程频率的一谐波处的调制信号。来自射频发生器460的信号经由电容器462供给，如此电容器462联合电感器458产生调制的偏置电流或电压490，其中电感器458连接至EOLM偏置电压或电流源1314，调制的偏置电流或电压490传递至电-光损耗调制器1310。

一般地在该实例中，用于SOA410的偏置电流源456供给直流的、未调制的信号。

图14所示为，对应没有损耗调制-EOLM传输为100%的正常扫频的锁模的计算机模拟的结果。在这种情况下，激光器在每一谐振腔往返行程2个脉冲的条件下运作。

图15所示为，对应具有损耗调制的扫频的锁模的计算机模拟的结果。在所示的实例中，激光器在门锁模的条件下运行。损耗调制如底部的曲线图所示，其显示作为时间的函数的EOLM传输。激光器在同一负调谐速率（GHz/ns）下每一往返行程由2变至1个脉冲的条件下，改变运行。

在实例中，这是一种主动“门”锁模，但其调制可以和往返行程时间的任何谐波同步，也不必一定为正弦波形。

在所示的实施例中，损耗调制由高速EOLM调制器1310执行。在其他的实施例中，波导马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）损耗调制器、驻波声光（acousto-optic）“锁模器”、电-损耗调制器以线性或环形结构来实施。大部分技术要求将调制从410中分离出来，尽管一些技术允许其与SOA芯片集成。

图16所示为用于光相干分析的锁模的激光扫频源100，其利用同步泵浦通过调制激光器谐振腔的增益来控制和稳定锁模运行。

在所示的实施中，线性谐振腔结构具有频率调谐法布里-珀罗滤波器412，其限定谐振腔的一端。

谐振腔延伸至第二输出反射体405，其位于光纤尾纤406的末端，光纤尾纤406还构成谐振腔的一部分。

通过输出反射体405的光在光纤320上或经由真空传输至OCT系统的干涉仪50。

半导体光放大器（SOA）芯片增益部件410位于激光器谐振腔内部。在当前的实施例中，SOA芯片410的输入和输出端面（facets）是成角的且敷有防反射涂层，其从该两个端面提供平行光束。

SOA410的每一端面具有一配合的透镜结构414、416，其用于耦合从SOA410的任一端面离开的光。第一透镜结构414耦合SOA410的背端面和反射性的法布里-珀罗可调谐滤光器412之间的光。从SOA410的输出或前端面出来的光由第二透镜结构416耦合至尾纤406的光纤末端端面。

调谐控制器125为法布里-珀罗滤波器412提供一调谐电压功能，法布里-珀罗滤波器412在整个调谐波段对通频带光频进行扫频，优选地光频随时间线性地变化。

所示的实施例的锁模系统包括偏置电流调制系统455，其对施加到泵浦激光器1610的偏置电流进行调制。

在所示的实例中，使用WDM镜1612和两个额外的透镜1614、1616，将来自泵浦激光器1610的光耦合至激光器谐振腔。

更详细地，从泵浦激光器1610离开的光由泵浦透镜1616照准。其被指向至WDM镜1612，WDM镜1612设置为反射在泵浦波长的光，但传输从激光器谐振腔离开的光，也就是说，在激光器的调谐频带内的光。由此，激光由输出透镜1614照准并耦合至光纤尾纤406，而泵浦光则被耦合至谐振腔。

SOA激光器偏置电流源456为供给至SOA410的偏置电流提供一直流电流。

相反，泵浦激光器偏置电流源455使用射频发生器460生成经调制的偏置电流490，射频发生器460产生具有谐振腔往返行程频率的谐波频率的电子信号。该频率对应光在激光器100的谐振腔内进行一次往返所需要的时间。

在所示的激光器中，该频率对应光从谐振腔的一端的可调谐滤光器412传播至输出反射体405所需要的时间的两倍，在一实施中，输出反射体405位于尾纤406的末端。

来自射频发生器的信号经由一电容器462供给，如此电容器462联合电感器458产生调制的偏置电流490，其被传递至泵浦激光器1610。

在该同步的泵浦实施例中，来自泵浦激光器1610，例如来自980nm的半导体激光器芯片的光，由更长波长的SOA增益媒介410吸收。除了从CW电流源456直接电气泵浦之外，SOA410可以被泵浦激光器1610“泵浦”。

这种结构的优点为，泵浦激光脉冲，通过一增益开关机制，其比电调制脉冲或正弦波的驱动周期短得多。这意味着SOA增益，相比其直接由例如图1的实施例所示的电子调制泵浦，可在更短的周期内被泵浦出来。

此外，在一实施例中，泵浦1610为一锁模激光器。如此，锁模激光器的自然的脉冲激发的动作，同步地泵浦激光器谐振腔，而不需要复杂的高频电子驱动电流源。

在其他的实施例中，该方案使用一环型谐振腔结构来施加。

图17显示使用一混合的、自由空间方案的相关实施例。在该实例中，来自泵浦激光器1610的光经由WDM光纤耦合器1710耦合至激光器谐振腔内。

图18所示为另一实施例，为了调制激光器谐振腔的增益从而控制锁模的运行，在环型谐振腔激光扫频源100内使用可饱和吸收器来实现锁模控制系统。

一系列的镜910、912、914和916构成一环型谐振腔结构。在所示的实例中，可调谐滤光器412位于环相对于SOA410的支腿上。在所示的实例中，在可调谐滤光器412的上游侧设置有第一隔离器918，在滤波器412的下游侧设置有第二隔离器920。这些隔离器阻止来自由可调谐滤光器412反射的光的寄生反射以及阻止来自隔离器920和SOA410的前端面之间的光的寄生反射。

在所示的实施中，扫频的光信号通过镜912从环处取走，其中镜912为一部分反射镜。输出透镜922聚焦扫频的光信号的光束到输出光纤320的入口端面上，其将光传送至OCT系统的干涉仪50。

在一实施中，镜916还部分地反射。这样使得由透镜924照准的二次输出信号926成为可能。

该实施例实现一种被动锁模，以帮助将扫频运行稳定至有规律的脉动。这是由增加可饱和吸收器SA910至激光器谐振腔来实现的。在环形结构中，这非常容易地通过放置可饱和吸收器SA使其与其中一块镜接触，例如镜910来完成。

半导体饱和吸收镜（SESAM）和碳纳米管（参看Nature Nanotechnology，第3卷，2008年12月出版，第738-742页，由F.Wang及其他编著的“Wideband-tuneable，NanotubeMode-locked，Fibre Laser”）为两种合适材料的实例。优选地两个额外的透镜1810和1812增添至环型谐振腔以耦合进出可饱和吸收镜SA910的光。透镜1810和1812的作用为减少光束腰（beam waist），由此吸收器SA910比增益媒介更容易饱和，这是被动锁模的条件。请参看IEEE JOURNAL ON SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，2000年11/12月出版，第6卷，第6号，第1173-1185页，由HermanA.Haus编著的“Mode-Locking of Lasers”。

图19和20所示为进一步的实施例，为了调制激光器谐振腔的增益，在环型谐振腔激光扫频源100的线性谐振腔内使用饱和吸收剂来实现锁模控制系统。

在图19中，激光器谐振腔从可调滤波器412，经透镜414、416、SOA410延伸至可饱和吸收镜SESAM。为了得到低的饱和功率，增添另一透镜1910以聚焦光束至可饱和吸收镜SESAM上。

在该实施例中，输出经由可调滤波器412提取。更详细地，传输至可调滤波器的光经由透镜1912聚焦到输出光纤320上，输出光纤320传送扫频的光信号至OCT系统的干涉仪50。

图20显示一相似的结构。然而该实施例利用透射的饱和吸收器1914。更详细地，透镜1910聚焦谐振腔的光束，以致一焦点在饱和吸收器1914内部。另一方面饱和吸收器1914的第二透镜1916重新照准光束，该光束从镜1918处反射，镜1918限定激光器谐振腔的末端。

当饱和吸收器1914位于从端镜，例如镜1918起始的谐振腔的三分之一处时，该结构将促进于谐振腔内3个脉冲的运行。相邻的脉冲将在饱和吸收器1914内碰撞，有助于彼此使吸收饱和。

图21所示为使用根据本发明的原理构造的锁模的激光源100的光学相干分析系统300。

具有稳定化的锁模运行的可调谐激光扫频源100在光纤320上产生可调谐的或扫频的光信号，其被传输到干涉仪50。扫频的光信号在具有窄带发射的扫描频段上扫描。

优选地，k-时钟模块250用于，当光信号在扫描频带或调谐频带上被调谐或扫频时，在等间隔的光频增量处产生时钟信号。

在当前的实施例中，马赫-曾德尔型干涉仪50用于分析来自样本340的光信号。来自扫频的激光源100的可调谐信号在传输光纤320上传输至90/10光耦合器322。合并的可调谐信号由耦合器322在系统的基准臂326和样本臂324之间分离。

基准臂326的光纤终止于光纤端面328。在一些示范的实施中，从基准臂光纤端面328离开的光经由透镜330照准，然后经由镜332反射折返。

在一实例中，外部镜332具有一可调节的光纤至镜的间距（请看箭头334）。该间距决定成像的深度范围，亦即，基准臂326和样本臂324之间的零路径长度差的在样本340中的位置。间距对应不同的取样探针和/或成像的样本而调整。从基准镜332返回的光，返回至基准臂回转器（circulator）342并被引导至50/50光纤耦合器346。

样本臂324上的光纤终止于样本臂探针336。出射的扫频的光信号经由探针336聚焦到样本340上。从样本340返回的光，返回至样本臂回转器341并被引导至50/50光纤耦合器346。基准臂信号和样本臂信号在光纤耦合器346中合并以生成一干涉信号。该干涉信号由一平衡接收器检测出，该平衡接收器包括两个检测器348，其位于光纤耦合器346的每一输出处。来自平衡接收器348的电子干涉信号由放大器350放大。

模-数转换器系统315用于采样输出自放大器350的干涉信号。频率时钟与从锁模扫频源100的k-时钟模块250导出的扫频触发信号，由模-数转换器系统315用于同步系统的数据采集和扫频源系统100的频率调谐。

一旦经由对聚焦的投射向样本的探测光束间隔地进行光栅扫描，从样本340中，以一解析几何的x-y的形式或圆柱几何的Theta-z形式，收集了完整的数据集，以及从锁模扫频源100的频率调谐中生成对这些点中每一个的频谱响应，数字信号处理器380对数据执行傅里叶变换以重构图像并执行对样本340的2D或3D层析重构。然后，由数字信号处理器380生成的该信息可在一视频监视器上显示。

在一应用中，探针被插入至血管中并用于扫描动脉和静脉的内壁。在其他的实例中，探针包括其他的分析模态，例如血管内超声波（IVUS）、前瞻性IVUS（FLIVUS）、高强度聚焦超声（HIFU）、压感线和图像引导治疗装置。

本发明已经具体地以参考方式显示和描述了其中的优选实施例，在不违背本发明的权利要求范围下，本技术领域人员可以推断其各种形式上和细节上的变化。例如，尽管本发明仅仅在OCT或光谱分析方面进行描述，但本发明也可配合IVUS、FLIVUS、HIFU、压感线和图像引导治疗装置使用。

Claims (20)

1.一种光学相干成像方法，包括：

设置一激光扫频源；

控制激光扫频源的锁模运行并产生扫频的光信号；

将扫频的光信号传输至具有一基准臂和一样本臂的干涉仪，其中一样本位于该样本臂上；

将从样品臂返回的以及从基准臂返回的扫频的光信号合并以产生一干涉信号；

检测该干涉信号；以及

从检测的干涉信号生成样品的图像信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中控制激光扫频源的锁模运行包括：控制至一光学增益部件的偏置电流，该光学增益部件放大在激光扫频源的激光器谐振腔内的光。

3.根据权利要求2所述的方法，其中控制偏置电流包括在基于激光器谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下调制偏置电流。

4.根据权利要求1所述的方法，其中控制激光扫频源的锁模运行包括调制激光扫频源的激光器谐振腔的增益。

5.根据权利要求4所述的方法，其中激光器谐振腔的增益在基于激光器谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下被调制。

6.根据权利要求1所述的方法，其中控制激光扫频源的锁模运行包括调制激光器谐振腔中的光信号的相位。

7.根据权利要求1所述的方法，其中控制激光扫频源的锁模运行包括：控制激光器谐振腔以减少在激光器谐振腔中循环流通的脉冲数量。

8.一种光学相干分析系统，包括：

扫频的激光源，其用于生成在一调谐频带上可调频的扫频的光信号，扫频的激光源的锁模运行在该调谐频带内受控；

干涉仪，其用于分离一基准臂和一样本臂之间的扫频的光信号，该样本臂导引至一样本；以及

检测器系统，其用于检测由来自基准臂和样品臂的扫频的光信号生成的干涉信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其中扫频的激光源包括一增益媒介和一调谐部件，该调谐部件用于控制扫频的光信号的频率。

10.根据权利要求9所述的系统，其中激光扫频源的锁模运行经由调制至增益媒介的偏置电流来控制。

11.根据权利要求10所述的系统，其中偏置电流在基于谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下被调制。

12.根据权利要求8所述的系统，其中激光扫频源的锁模运行是经由激光扫频源的激光器谐振腔中的相位调制器来控制。

13.根据权利要求12所述的系统，其中相位调制器在基于谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下被调制。

14.根据权利要求8所述的系统，其中激光扫频源的锁模运行是通过激光扫频源的激光器谐振腔的增益调制来控制。

15.根据权利要求14所述的系统，其中激光器谐振腔的增益在基于激光器谐振腔内光的往返行程的行程时间的一频率下被调制。

16.根据权利要求8所述的系统，其中扫频的激光源的激光器谐振腔受控以减少在激光器谐振腔中循环流通的脉冲数量。

17.一种锁模扫频激光源，包括：

在一激光器谐振腔中的增益部件，其用于放大光；

可调谐的部件，其用于激光器谐振腔；以及

调谐控制器，其用于在一调谐频带上对可调谐的部件扫频，以产生一扫频的光信号；

其中扫频的激光源的锁模运行为受控的。

18.根据权利要求17所述的源，其中激光扫频源的锁模运行受控以减少在激光器谐振腔中循环流通的脉冲数量。

19.根据权利要求17所述的源，其中激光器谐振腔的增益被调制以控制扫频的激光源的锁模运行。

20.根据权利要求17所述的源，其中激光器谐振腔中的相位光信号被调制以控制扫频的激光源的锁模运行。

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