Лазерная диагностическая система

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Автор Козлов Владимир Леонидович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Лазерная диагностическая система, содержащая источник лазерного излучения, контролируемый объект, матрицу фотоприемников, отличающаяся тем, что в нее введены оптически связанный с выходом источника излучения волоконно-оптический световод и нелинейный кристалл, помещенный на противоположном конце световода в качестве источника излучения использован двухволновой лазер, обеспечивающий генерацию на двух различных оптических частотах, причем разностная частота излучения на выходе нелинейного кристалла находится в терагерцовом диапазоне при этом выход нелинейного кристалла оптически связан через контролируемый объект с матрицей фотоприемников.(56) 1. Медицинская электронная аппаратура для здравоохранения / Пер. с англ. под ред. Р.И.Утямышева. - М. Радио и связь, 1981. - С. 249-257. 2. Казаринов К.Д. Биологические эффекты электромагнитного поля терагерцового диапазона // Электронная техника. - Сер. 1. - Вып. 4 (503). - 2009. - С. 48-58. 3. Патент РБ 1385, МПК 01 3/19. Полупроводниковый лазер / А.А.Афоненко,В.К.Кононенко, И.С.Манак. - Опубл. 1996. Полезная модель относится к лазерной медицинской диагностической аппаратуре и может быть использована для получения изображений внутренних тканей и органов человека. 72642011.04.30 Известно использование рентгеновских лучей в качестве средства медицинской диагностики для получения изображений внутренних тканей и органов человека 1. Недостатком данного устройства является потенциальная опасность действия рентгеновского излучения на организм человека. Известно использование оптического излучения терагерцового диапазона для получения изображения внутренних органов и тканей организма человека 2. Основной недостаток таких систем заключается в том, что при прохождении терагерцового излучения через организм человека происходит наложение изображений внутренних органов и тканей при проецировании их на фотоприемную матрицу. Этот фактор ухудшает разрешение системы и ограничивает качество диагностики. Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в повышении точности изображения внутренних органов и тканей организма человека при диагностике излучением терагерцового диапазона. Решение этой задачи важно для повышения качества диагностики внутренних органов и тканей. Для решения поставленной задачи в лазерную диагностическую систему, содержащую источник лазерного излучения, контролируемый объект, матрицу фотоприемников, введены оптически связанный с выходом источника излучения волоконно-оптический световод и нелинейный кристалл, помещенный на противоположном конце световода в качестве источника излучения использован двухволновой лазер, обеспечивающий генерацию на двух различных оптических частотах, причем разностная частота излучения на выходе нелинейного кристалла находится в терагерцовом диапазоне при этом выход нелинейного кристалла оптически связан через контролируемый объект с матрицей фотоприемников. Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, это повышение точности изображения внутренних органов и тканей организма человека, обусловленное тем, что излучение терагерцового диапазона с помощью волоконно-оптического световода транспортируется во внутрь организма человека непосредственно к контролируемому органу или ткани, что исключает наложение изображений других органов и тканей на фотоприемной матрице и,следовательно, улучшает качество диагностики. На фигуре представлена функциональная схема лазерной диагностической системы. Устройство содержит блок управления длиной волны излучения лазера 1, двухволновой источник лазерного излучения 2, волоконно-оптический световод 3, нелинейный кристалл 4,контролируемый объект 5, матрицу фотоприемников 6. В качестве двухволнового источника лазерного излучения 2 использован лазерный диод с асимметричной квантоворазмерной гетероструктурой 3. Активная область лазера состоит из двух квантоворазмерных слоев, излучающих одновременно на двух разных длинах волн, при этом разность длин волн генерации достигает 10-90 нм. Стабильность разностной длины волны обеспечивается синхронизацией электронно-оптических процессов в активной области лазера. Перестройка разностной длиной волныосуществляется с помощью изменения тока инжекции. Если использовать терморегулятор и стабилизировать амплитуду тока инжекции, то достигается высокая стабильность разностной длины волны генерации. Система работает следующим образом. Излучение от двухволнового лазера 2 на двух различных оптических длинах волн 2 и 1 вводится в волоконно-оптический световод 3. На выходе световода помещен нелинейный кристалл 4. Нелинейный кристалл в результате нелинейных оптических эффектов выделяет сигнал на разностной частоте двух когерентных оптических сигналов на длинах волн 2 и 1, причем разностная частота будет 12,а длина волны - 12 72642011.04.30 Если излучение лазера на 2 и 1 находится в ближнем инфракрасном диапазоне 11,0 мкм, а 1-250 нм, то оно будет эффективно, с минимальными потерями проходить через световод. При этом длина волны разностного сигнала 12, полученного на выходе нелинейного кристалла, составит величину порядка 1220 мкм, а частота будет находиться в терагерцовом диапазоне и будет равна 1215 ТГц. С помощью изменения тока инжекции блок управления длиной волны излучения 1 осуществляет перестройку 2 и 1 и, соответственно, перестраивает разностную длину волны 12. При изменении разности длин волнв пределах 1090 нм длина волны разностного излучения будет изменяться в пределах 1211100 мкм. Из приведенного примера видно, что на выходе нелинейного кристалла появляется разностное излучение, длина волны которого находится терагерцовом диапазоне, и с помощью световода обеспечивается доставка этого излучения к контролируемому объекту. Терагерцовые волны, так же как и рентгеновские лучи, обладают большой проникающей способностью 2. Однако, в отличие от рентгеновского излучения, которое потенциально опасно для организма человека, терагерцовые волны являются безопасными и проникают в организм человека не причиняя вреда. Для повышения точности изображения внутренних органов и тканей с использованием излучения терагерцового диапазона необходимо подводить зондирующее излучение непосредственно к диагностируемому органу. Однако в настоящее время не существует оптических волокон, позволяющих передавать терагерцовое излучение. Поэтому для транспортировки терагерцового излучения во внутрь человеческого организма к диагностируемому органу используется описанный выше алгоритм. Энергия электромагнитного излучения передается через световод 3 на длинах волн 2 и 1 в полосе пропускания световода, а затем с помощью нелинейного кристалла 4 переносится на длину волны терагерцового диапазона. Терагерцовые волны проникают через контролируемый объект 5 и дают его изображение на матрице фотоприемников 6. При этом, так как излучение терагерцового диапазона подводится непосредственно к контролируемому органу или ткани, исключается наложение изображений других органов на фотоприемной матрице и, следовательно, улучшается качество диагностики. Таким образом, используя для доставки терагерцового излучения к контролируемому объекту волоконно-оптический световод и нелинейный кристалл, а в качестве источника излучения - двухчастотный полупроводниковый лазер, достигается повышение точности получения изображений внутренних органов и тканей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3