DE102006022197B3 - Coherent radiation source e.g. laser, for optical coherence tomography, has luminescence material layer for radiation conversion arranged in cross section area of focused output radiation - Google Patents

Coherent radiation source e.g. laser, for optical coherence tomography, has luminescence material layer for radiation conversion arranged in cross section area of focused output radiation Download PDF

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Abstract

The radiation source e.g. laser (1) has a focusing optics (2) that is arranged in an optical path in a light propagation direction, and a luminescence material layer (3) for radiation conversion arranged in a cross section area of a focused output radiation. A spectral filter (5) and an object (6), which is to be illuminated, are arranged in the optical path of the converted radiation. The luminescent material layer is arranged on a transparent carrier (7) and is bordered on a heat conducting material for heat dissipation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelle, welche Strahlung eines Lasers als Ausgangsstrahlung für eine Frequenzkonversion verwendet.The The invention relates to a radiation source, which radiation of a Lasers as output radiation for used a frequency conversion.

In US 6294800 B1 wird eine Frequenzkonvertierung von UV-Licht in sichtbares Licht verschiedener Farben beschrieben. Für die Fluoreszenzanregung ist eine UV-LED oder ein UV-Laserdiode vorgesehen. Das Licht einer LED lässt sich grundsätzlich nicht effizient auf einen Fleck mit einem Durchmesser von etwa 20 μm fokussieren, da sie kein räumlich kohärentes Licht abstrahlt und somit ihr Lichtleitwert somit für OCT-Anwendungen erheblich zu groß ist.In US 6294800 B1 a frequency conversion from UV light to visible light of different colors is described. For fluorescence excitation, a UV LED or a UV laser diode is provided. In principle, the light of an LED can not be focused efficiently on a spot with a diameter of about 20 μm, since it does not emit spatially coherent light and its light conductance is thus considerably too large for OCT applications.

Die räumliche Kohärenz der alternativ vorgeschlagenen Laserdiode wird nicht genutzt. Die Laserstrahlung verlässt die Laserdiode immer mit einem großen Divergenzwinkel, was aus der Beugungstheorie folgt. Da keinerlei optische Elemente zur Fokussierung vorgesehen sind, kann auch das konvertierte Licht keine hohe räumliche Kohärenz aufweisen und ist somit für OCT-Anwendungen mit Punktscan ungeeignet.The spatial coherence the alternative proposed laser diode is not used. The Laser radiation leaves the laser diode always with a large divergence angle, resulting in the diffraction theory follows. There are no optical elements for focusing are provided, the converted light can not be high spatial coherence and is therefore for OCT applications with point scan unsuitable.

Gemäß US 6765220 B2 schreiben ein oder mehrere (kollimierte) Laser mit Hilfe von Spiegelscannern ein Muster in ein frequenzkonvertierendes Material. Ziel ist es dabei, IR-Sensoren für den Wellenlängenbereich 3-5 μm zu testen. Zwischen Laserquelle(n) und frequenzkonvertierendem Material ist kein optisches Element zu Fokussierung der Laserstrahlung in das frequenzkonvertierende Material vorgesehen (s. 1-2). Daher kann auch hier die konvertierte Strahlung keine hohe räumliche Kohärenz aufweisen.According to US Pat. No. 6,765,220 B2 One or more (collimated) lasers write a pattern into a frequency-converting material using mirror scanners. The aim is to test IR sensors for the wavelength range 3-5 μm. No optical element for focusing the laser radiation into the frequency-converting material is provided between laser source (s) and frequency-converting material (see FIG. 1 - 2 ). Therefore, even here, the converted radiation can not have high spatial coherence.

In DE 690 32 477 T2 wird eine Einrichtung zur Herstellung einer Farbkathodenstrahlröhre beschrieben, weche einen Laser, eine fokussierende Optik zur Strukturierung einer Leuchtstoffschicht durch einen Belichtungsvorgang einsetzt. In DE 691 21 195 T2 wird zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Lichtquelle Energie außerhalb eines gewünschten Spektrums durch fluoreszierende Stoffe in Strahlung im gewünschten Bereich gewandelt. Die Beschichtung ist auf mindestens einer Fläche aufgebracht, welche die Strahlrichtung oder Querschnittsform des Lichtbündels wandelt.In DE 690 32 477 T2 A device for manufacturing a color cathode ray tube is described, which uses a laser, a focusing optics for structuring a phosphor layer by an exposure process. In DE 691 21 195 T2 For example, to increase the efficiency of a light source, energy outside a desired spectrum is converted by fluorescers into radiation in the desired range. The coating is applied to at least one surface which converts the beam direction or cross-sectional shape of the light beam.

In US 488383 A werden Querschnittswandler beschrieben, welche aus der Lichtverteilung einer Lichtquelle einen linienförmig ausgeleuchteten Bereich formen. In WO 91/03703 A1 wird ein Interferometer beschrieben, das einen Wellenleiter (Lichtleitfaser) enthält, der eingekoppeltes Licht frequenzkonvertiert. Der Nachteil dieses Verfahren besteht darin, dass es aufwendig und damit teuer ist, frequenzkonvertierende Stoffe in ausreichenden Konzentrationen in den Wellenleiter einzubauen. Weiterhin ist die Auswahl einbaubarer Substanzen stark limitiert, da diese mit dem Wellenleitermaterial kompatibel sein müssen.In US 488383 A Cross-section converters are described which form a light-emitting area of a light source into a line-shaped illuminated area. In WO 91/03703 A1 An interferometer is described which includes a waveguide (optical fiber) which frequency converts injected light. The disadvantage of this method is that it is complicated and thus expensive to incorporate frequency-converting substances in sufficient concentrations in the waveguide. Furthermore, the choice of incorporable substances is severely limited because they must be compatible with the waveguide material.

Andere Verfahren zur Frequenzkonversion, wie SHG, SMF und OPO, basieren auf nichtlinearen Mehrphotonen-Prozessen, für die teure nichtlineare Kristalle erforderlich sind. Diese verfahren konvertieren nur die Schwerpunktwellenlänge, aber verbreitern das Wellenlängenspektrum nicht. Sie sind daher zur Erzeugung kurzkohärenter Strahlung ungeeignet.Other Frequency conversion methods such as SHG, SMF and OPO are based on nonlinear multiphoton processes, for the expensive nonlinear crystals required are. These methods only convert the centroid wavelength, but broaden the wavelength spectrum Not. They are therefore unsuitable for generating short-coherent radiation.

Bei der optischen Kohärenztomographie (OCT) werden Strahlungsquellen benötigt, die sich:

  • a) gut fokussieren lassen (vorzugsweise auf weniger als ca. 100 μm2),
  • b) eine geringe longitudinale Kohärenzlänge aufweisen (ca. 10... 100 μm),
  • c) eine hinreichend hohe Strahlungsleistung aufweisen (mindestens einige mW). Diese Anforderungen werden von Superluminiszenzdioden (SLD) grundsätzlich erfüllt. Allerdings sind derartige SLD aufwendig in der Herstellung und daher relativ teuer.
Optical coherence tomography (OCT) requires radiation sources that are:
  • a) focus well (preferably less than about 100 μm 2 ),
  • b) have a low longitudinal coherence length (about 10... 100 μm),
  • c) have a sufficiently high radiation power (at least a few mW). These requirements are basically met by superluminescent diodes (SLD). However, such SLD are expensive to manufacture and therefore relatively expensive.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine neue Strahlungsquelle zu schaffen, die insbesondere für die optische Kohärenztomographie geeignet ist. Sie soll kostengünstiger als Superluminiszenzdioden sein und eine geringere Kohärenzlänge ermöglichen, was zu einer höheren OCT-Auflösung führt.The Invention sets itself the task of a new radiation source create that in particular for the optical coherence tomography suitable is. It should be cheaper as superluminescent diodes and allow a lower coherence length, what to a higher one OCT resolution leads.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution The object succeeds according to the invention with the features of the claim 1.

Die Unteransprüche 2 bis 10 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruchs. Die Erzeugung kurzkohärenter Strahlung erfolgt mittels Laserlicht, das auf eine gekühlte Leuchtstoffschicht fokussiert wird. Als Laserquellen kommen bevorzugt Laserdioden im Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 800 nm zum Einsatz. Eine konventionelle Laserdiode (grundsätzlich ist hier jede Art von Laser möglich) strahlt kohärente Laserstrahlung ab. Die Kohärenzlänge liegt typischerweise im Meter-Bereich. Die Laserstrahlung wird auf die Leuchtstoffschicht fokussiert, die auf einem transparenten Trägermaterial aufgebracht ist. Der Leuchtstoff wandelt die Laserstrahlung in kurzkohärente Strahlung gemäß seinem Emissionsspektrum um. Leuchtstoffe mit hoher Konversionseffizienz (bis zu 90%) sind dem Fachmann bekannt. Die Dicke der Leuchtstoffschicht wird so gewählt, dass das Laserlicht nahezu vollständig absorbiert und somit maximal ausgenutzt wird.The under claims 2 to 10 are advantageous embodiments of the main claim. The Generation of short coherence Radiation takes place by means of laser light, which is on a cooled phosphor layer is focused. As laser sources are preferably laser diodes in Wavelength range between 400 nm and 800 nm are used. A conventional laser diode (basically any type of laser is possible here) radiates coherent Laser radiation from. The coherence length is typically in the meter range. The laser radiation is on the Fluorescent layer focused on a transparent substrate is applied. The phosphor converts the laser radiation into short-coherent radiation according to its emission spectrum around. Phosphors with high conversion efficiency (up to 90%) are known to the skilled person. The thickness of the phosphor layer is chosen so that the laser light almost completely absorbed and thus exploited to the maximum.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die räumliche und damit thermische Entkopplung des Licht erzeugenden Lasers von dem Ort der kurzkohärenten Lichterzeugung, was z.B. bei LEDs nicht gegeben ist.A significant advantage of the invention is the spatial and thus thermal decoupling of the light-generating laser from the location of the short-coherent light generation, which is not ge, for example, in LEDs give is.

Der Fokusdurchmesser der Laserstrahlung bestimmt die Leuchtfläche der kurzkohärenten Strahlung. Um hohe Leuchtdichten erreichen zu können, wird der Leuchtstoff effektiv gekühlt. Daher weist das transparente Trägermaterial eine möglichst hohe Wärmeleitung auf. Die vom Trägermaterial aufgenommene Wärme wird dann über gut wärmeleitende Kupferblöcke und/oder Peltier-Elemente abgeführt. Sollte diese Art der Kühlung nicht ausreichen, kann der Leuchtstoff mittels eines Luftstroms zusätzlich gekühlt werden.Of the Focus diameter of the laser radiation determines the luminous area of the short coherent Radiation. In order to achieve high luminance, the phosphor is effectively cooled. Therefore, the transparent support material one possible high heat conduction on. The of the carrier material absorbed heat will then over good heat conducting copper blocks and / or Peltier elements dissipated. Should this type of cooling not sufficient, the phosphor can by means of an air flow additionally cooled.

Da das kurzkohärente Licht aus einem kleinen Volumen von typischerweise weniger als 1000 μm3 emittiert wird, kann es mit einer zweiten Optik relativ gut kollimiert werden. Die im Leuchtstoff erzeugte kurzkohärente Strahlung weist in der Regel eine zu große spektrale Breite (d.h. zu geringe Kohärenzlänge) auf. Daher wird ein Spektralfilter nachgeschaltet, der sich im kollimierten Strahlengang befindet. Dieser Spektralfilter ist vorzugsweise ein Bandpass mit der gewünschten spektralen Breite und Charakteristik. Anschließend wird die kurzkohärente Strahlung zur Beleuchtung verwendet. Beispielsweise wird sie für eine OCT-Messung in die Vorderkammer oder auf die Netzhaut des menschlichen Auges fokussiert.Since the short-coherent light is emitted from a small volume of typically less than 1000 μm 3 , it can be relatively well collimated with a second optic. The short-coherent radiation generated in the phosphor generally has too great a spectral width (ie, too short a coherence length). Therefore, a spectral filter is located downstream, which is located in the collimated beam path. This spectral filter is preferably a bandpass with the desired spectral width and characteristic. Subsequently, the short-coherent radiation is used for illumination. For example, it is focused for OCT measurement in the anterior chamber or on the retina of the human eye.

Im Gegensatz zu den Limitierungen bei LEDs können hier weitaus höhere Flächenleuchtdichten der kurzkohärenten Strahlung erzielt werden, da sich prinzipiell beliebig viele Laserstrahlen ohne nennenswerte Verluste auf eine kleine Leuchtfläche fokussieren lassen. Begrenzt ist die Laserintensität im wesentlichen nur durch die thermische Stabilität des Leuchtstoffs.in the Contrary to the limitations of LEDs, far higher surface luminance can be achieved here the short-coherent one Radiation can be achieved because in principle any number of laser beams Focus on a small illuminated area without significant losses to let. The laser intensity is essentially limited only by the thermal stability of the Phosphor.

Die Erfindung ist insbesondere geeignet, die begrenzte Leuchtdichte von LEDs bei der Weitfeld-Fluoreszenzmikrokopie (insbesondere bei 540-580 nm) zu überwinden. Weiterhin ist auch ein Einsatz in der scannenden OCT-Mikroskopie vorgesehen. Für OCT-Gerate mit einer Fasereinkopplung des kurzkohärenten Lichtes wird eine preisgünstigen Laserdiode eingesetzt. Die Einkopplung der Laserstrahlung erfolgt in eine Lichtleitfaser mit einem Kerndurchmesser, der etwa der lateralen Auflösung (Fokusdurchmesser) der OCT-Anwendung entspricht. Das Faserende der Lichtleitfaser wird mit dem Leuchtstoff beschichtet, der die Laserstrahlung weitgehend absorbiert und Licht der gewünschten Wellenlänge emittiert. Der Leuchtstoff wird mittels eines UV-aushärtenden Klebstoffs auf das Faserende aufgebracht.The Invention is particularly suitable, the limited luminance of LEDs in far-field fluorescence microscopy (especially at 540-580 nm). Furthermore, it is also used in scanning OCT microscopy intended. For OCT devices with a fiber coupling of the short-coherent light becomes a low-cost laser diode used. The coupling of the laser radiation takes place in an optical fiber with a core diameter of about the lateral resolution (focus diameter) corresponds to the OCT application. The fiber end of the optical fiber is coated with the phosphor, the laser radiation largely absorbed and light the desired wavelength emitted. The phosphor is made by means of a UV-curing Adhesive applied to the fiber end.

Zweckmäßigerweise erfolgt nach einer Kollimation der Strahlung eine spektrale Filterung des emittierten kurzkohärenten Lichtes mit einem Absorptions- und/oder Interferenzfilter, so daß das zur gewünschten Kohärenzfunktion korrespondierende Wellenlängenspektrum (z.B. Gauss-Funktion mit FWHM = 20-40 nm) entsteht. Im weiteren wird das Faserende auf die Probe abgebildet.Conveniently, After a collimation of the radiation, a spectral filtering takes place of the emitted short-coherent Light with an absorption and / or interference filter, so that the desired coherence function corresponding wavelength spectrum (e.g., Gaussian function with FWHM = 20-40 nm). In the further the fiber end is imaged on the sample.

Zur Wärmeabfuhr sollte sich das Faserende in einer Bohrung eines Kupferblockes befinden. Zusätzlich ist auch hier eine Luftstromkühlung sinnvoll.to heat dissipation the fiber end should be in a hole of a copper block. additionally Here is an air flow cooling meaningful.

Durch die Verwendung eines Leuchtstoffes wird die kohärente Laserstrahlung in inkohärente (Fluoreszenz-)Strahlung mit einer Bandbreite von typisch 100 nm umgewandelt. Daher ist meist eine spektrale Nachfilterung notwendig.By the use of a phosphor turns the coherent laser radiation into incoherent (fluorescence) radiation converted with a bandwidth of typically 100 nm. Therefore, mostly a spectral post-filtering necessary.

Es existieren dauerstabile Leuchtstoffe mit Konversionseffizienzen bis zu 90%. Die kurzkohärente Strahlungsquelle wird insbesondere in Augen-Diagnosegeräten auf OCT-Basis eingesetzt. Grundsätzlich kann die Strahlungsquelle aber auch für alle anderen Arten von OCT-Messungen eingesetzt werden.It Permanently stable phosphors with conversion efficiencies exist up to 90%. The short-coherent Radiation source is particularly in eye diagnostic devices Used OCT basis. in principle But the radiation source can also be used for all other types of OCT measurements be used.

Ein anderes Einsatzgebiet ist die Fluoreszenzmikroskopie, bei der es Fluorophore gibt, für die keine effizienten Halbleiter-Strahlungsquellen zur Verfügung stehen.One Another field of application is fluorescence microscopy, in which it There are fluorophores for that do not have efficient semiconductor radiation sources available.

Insbesondere ist es schwierig, leistungsstarke LEDs oder Laserdioden mit Schwerpunktwellenlängen im Bereich 540-580 nm zu finden. Diese spektrale Lücke wird durch die Strahlungsquelle gefüllt.Especially It is difficult to find powerful LEDs or laser diodes with focal wavelengths in the Range 540-580 nm. This spectral gap is due to the radiation source filled.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to exemplary embodiments. Show it:

1: Kurzkohärente Strahlungsquelle mit einer Anregungsquelle 1 : Short-coherent radiation source with an excitation source

2: Fluoreszenzmessung von Rhodamin 800, in Ethanol gelöst 2 : Fluorescence measurement of rhodamine 800, dissolved in ethanol

3: Fluoreszenzmessung von Rhodamin 800, in Optikkitt eingebettet 3 : Fluorescence measurement of rhodamine 800, embedded in optical putty

4: Kurzkohärente Strahlungsquelle mit mehreren Anregungsquellen 4 : Short-coherent radiation source with multiple excitation sources

5: Kurzkohärente Strahlungsquelle mit einer bewegten Fluoreszenzschicht in Reflexion 5 : Short-coherent radiation source with a moving fluorescent layer in reflection

6 Kurzkohärente Strahlungsquelle mit einer bewegten Fluoreszenzschicht in Transmission 6 Short coherent radiation source with a moving fluorescent layer in transmission

7 Kurzkohärente Strahlungsquelle mit einer Lichtleitfaser 7 Short-coherent radiation source with an optical fiber

8 Kurzkohärente Strahlungsquelle entsprechend 5 mit der Darstellung einer OCT-Anwendung am Auge 8th Short coherent radiation source accordingly 5 with the representation of an OCT application on the eye

Gemäß 1 sendet eine kohärente Strahlungsquelle ein Laser 1, bevorzugt eine Halbleiterlaserdiode Strahlung der Wellenlänge λ1 aus. Mit Hilfe einer ersten Optik 2 wird diese Strahlung auf eine Leuchtstoffschicht 3 fokussiert, wobei der Fokusdurchmesser so gewählt wird, dass er der späteren Verwendung des Fluoreszenzlichtes angepaßt ist. Für eine OCT-Anwendung am Auge wird typischerweise ein Fokusdurchmesser von 20 μm verwendet.According to 1 A coherent radiation source sends a laser 1 , a semiconductor laser diode preferably emits radiation of wavelength λ 1 . With the help of a first optic 2 This radiation is applied to a phosphor layer 3 focused, wherein the focus diameter is chosen so that it is adapted to the subsequent use of the fluorescent light. For an OCT application on the eye, a focus diameter of 20 μm is typically used.

Die Leuchtstoffschicht konvertiert das kohärente Anregungslicht über Luminiszenz (im engeren Sinne in der Regel über Fluoreszenz) in kurzkohärente Strahlung mit der Schwerpunktwellenlänge λ2 > λ1. Es wird hier ausschließlich 1-Photonen-Anregung betrachtet, da die Wirkungsquerschnitte für Mehr-Photonen-Anregungen zu klein sind. Somit stellt λ21 die Stokes-Verschiebung der Luminiszenz dar. Die Kohärenzlänge der Luminiszenzstrahlung ist in guter Näherung gegeben durch: Ic = λ2 2/(Δλ) (1) The phosphor layer converts the coherent excitation light via luminescence (in the narrower sense generally via fluorescence) into short-coherent radiation with the centroid wavelength λ 2 > λ 1 . It is considered here only 1-photon excitation, since the cross-sections for multi-photon excitations are too small. Thus, λ 21 represents the Stokes shift in luminescence. The coherence length of the luminescent radiation is given to a good approximation by: I c = λ 2 2 / (Δλ) (1)

Dabei ist Δλ die spektrale Halbwertsbreite des Luminiszenzlichtes. λ1 kann im Bereich 300-2000 nm liegen, λ2 im Bereich 350-2500 nm. Für OCT-Anwendungen am Auge oder an der Haut ist bevorzugt: λ1 = 600-1300 nm, λ2 = 650-1400 nm, besonders bevorzugt: λ1 = 750-900 nm, λ2 = 800-950 nm.Δλ is the spectral half-width of the luminescent light. λ 1 can be in the range 300-2000 nm, λ 2 in the range 350-2500 nm. For OCT applications on the eye or on the skin, preference is given to: λ 1 = 600-1300 nm, λ 2 = 650-1400 nm, particularly preferably: λ 1 = 750-900 nm, λ 2 = 800-950 nm.

Da das Luminiszenzlicht aus einem kleinen Volumen, definiert durch den Fokusdurchmesser des Lasers 1 und der Dicke der Leuchtstoffschicht 3, emittiert wird, weist das Luminiszenzlicht eine hohe räumliche Kohärenz auf. Dies ist die entscheidende Voraussetzung, um das Luminiszenzlicht in einer nachfolgenden Anwendung wieder effizient auf einen kleinen Fleck fokussieren zu können. Die gute Fokussierbarkeit ist eine zwingende Voraussetzung für scannende OCT-Verfahren. Das Luminiszenzlicht mittels einer Optik 4 kollimiert, um es durch einen Spektralfilter 5 (z.B. Interferenzfilter, Absorptionsfilter) zu schicken, der die Bandbreite Δλ begrenzt. Unter der Bedingung der Gleichung (1) wird somit die Kohärenzlänge einstellbar.Because the luminescent light of a small volume, defined by the focus diameter of the laser 1 and the thickness of the phosphor layer 3 is emitted, the luminescent light has a high spatial coherence. This is the crucial prerequisite for efficiently refocusing the luminescent light on a small spot in a subsequent application. The good focusability is a mandatory requirement for scanning OCT methods. The luminescent light by means of an optic 4 collimated to it through a spectral filter 5 (eg interference filter, absorption filter) which limits the bandwidth Δλ. Thus, under the condition of the equation (1), the coherence length becomes adjustable.

Nachfolgend wird das Luminiszenzlicht der OCT-Anwendung 6 zugeführt, welche beispielsweise zur Untersuchung der Augenvorderkammer oder des Augenhintergrundes dient. Insbesondere können damit die Länge der Augenvorderkammer oder Netzhautablösungen räumlich vermessen werden. Gegenüber Superluminiszenzdioden (SLD) hat die erfindungsgemäße Strahlungsquelle den Vorteil, dass höhere Tiefenauflösungen realisiert werden können. Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Tiefenauflösung nicht besser als Ic/2 werden kann. SLDs besitzen eine spektrale Breite von maximal einigen 10 nm, während mit einem Leuchtstoff ohne weiteres mehr 100 nm zu erreichen sind.The following is the luminescent light of the OCT application 6 supplied, which serves for example for the examination of the anterior chamber of the eye or the fundus. In particular, the length of the anterior chamber of the eye or retinal detachments can thus be spatially measured. Compared to superluminescent diodes (SLD), the radiation source according to the invention has the advantage that higher depth resolutions can be realized. This results from the fact that the depth resolution can not be better than I c / 2. SLDs have a spectral width of at most a few 10 nm, while with a phosphor easily more 100 nm can be achieved.

Als Leuchtstoffe kommen alle verfügbaren Leuchtstoffe mit geeigneten Eigenschaften (Anregung- und Emissions-Spektren, Ausbleichresistenz, Temperaturfestigkeit) in Frage. Als anorganische Leuchtstoffe geeignet sind beispielsweise so genannte „Phosphore", wie Silikat-Germanat, Europium (II) aktivierte Erdalkali-Ortho-Silikatleuchtstoffe, oder Quantum Dots auf Halbleiterbasis.When Phosphors come in all available phosphors with suitable properties (excitation and emission spectra, Fading resistance, temperature resistance) in question. As inorganic phosphors suitable are, for example, so-called "phosphors", such as silicate germanate, europium (II) activated alkaline earth ortho silicate phosphors, or quantum dots on a semiconductor basis.

Als organische Leuchtstoffe kommen insbesondere alle Laserfarbstoffe, wie die Rhodamin- oder Styryl-Farbstoffe in Frage.When organic phosphors come in particular all laser dyes, such as the rhodamine or styryl dyes in question.

Die 2 und 3 zeigen Messungen mit einem Aufbau gemäß 1.The 2 and 3 show measurements with a structure according to 1 ,

Bei 2 besteht die Leuchtstoffschicht 3 aus flüssigem Ethanol, in dem der Laserfarbstoff Rhodamin 800 gelöst wurde. Zur Anregung wurde ein HeNe-Laser mit 633 nm verwendet.at 2 there is the phosphor layer 3 from liquid ethanol in which the laser dye Rhodamine 800 was dissolved. For excitation, a 633 nm HeNe laser was used.

3 zeigt ein etwas geändertes Fluoreszenzspektrum, da der gleiche Farbstoff in einen Optikkitt OK2008 eingebettet wurde. Zur Anregung wurde ein HeNe-Laser mit 633 nm verwendet. 3 shows a slightly different fluorescence spectrum since the same dye was embedded in an optic putty OK2008. For excitation, a 633 nm HeNe laser was used.

Eine spektrale Filterung wurde hier noch nicht vorgenommen, wäre aber für eine OCT-Anwendung sinnvoll, um das Nebenmaximum bei ca. 790 nm zu unterdrücken.A Spectral filtering has not yet been done here, but would be for one OCT application useful to suppress the secondary maximum at about 790 nm.

In den Beschreibungen zu den 4 bis 8 werden nur noch die Änderungen beschrieben, die gegenüber der 1 vorgenommen werden. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Teile.In the descriptions to the 4 to 8th Only the changes that are compared to the 1 be made. Like reference numerals designate the same parts.

4 zeigt, daß statt einer Laserquelle in 1 mehrere Laserquellen 1 genutzt werden, die bereits jeweils die erste fokussierende Optik 2 enthalten. Wegen des geringen Lichtleitwertes von Laserstrahlung können prinzipiell sehr viele Laserquellen zu Erhöhung der Intensität im Fokus verwendet werden. 4 shows that instead of a laser source in 1 several laser sources 1 which are already each the first focusing optics 2 contain. Because of the low light conductance of laser radiation, in principle very many laser sources can be used to increase the intensity in the focus.

Die Anordnung gemäß 5 verwendet eine Leuchtstoffschicht 3, die auf einer drehbar gelagerten Scheibe 10 ringartig aufgetragen ist. Da die Oberfläche 13 verspiegelt ist, auf welcher die Leuchtstoffschicht 3 aufgetragen ist, wird das Anregungslicht effizienter genutzt und die Ausbeute an nutzbarem Fluoreszenzlicht gesteigert.The arrangement according to 5 uses a phosphor layer 3 resting on a rotatably mounted disc 10 is applied ring-like. Because the surface 13 is mirrored, on which the phosphor layer 3 is applied, the excitation light is used more efficiently and increases the yield of usable fluorescent light.

Durch die rotierende Scheibe 10 wird die Lebensdauer des Leuchtstoffs erheblich verlängert (mehr als Faktor 100) und die Wärme durch die Lichtabsorption räumlich schneller verteilt. Nicht absorbierte Laserstrahlung gelangt nicht direkt in den Nutzstrahlengang.Through the rotating disc 10 the life of the phosphor is considerably extended (more than a factor of 100) and the heat is distributed more spatially by the absorption of light. Unabsorbed laser radiation does not get directly into the useful beam path.

Die Anordnung gemäß 6 entspricht der in 5 gezeigten, mit dem Unterschied, daß die drehbar gelagerte Scheibe 10, welche die ringförmige Leuchtstoffschicht 3 trägt, in Transmisssion betrieben wird.The arrangement according to 6 corresponds to the in 5 shown, with the difference that the rotatably mounted disc 10 containing the annular phosphor layer 3 carries, is operated in Transmisssion.

In der Anordnung gemäß 7 wird das Licht des Lasers 1 mittels der ersten fokussierenden Optik 2 in einen Lichtleiter 12 eingekoppelt, wobei die Leuchtstoffschicht 3 auf das Ende des Lichtleiters 12 aufgetragen ist, sich jedoch kein Leuchtstoff in dem Lichtleiter 12 befindet. Der Lichtleiter kann als Stab, als Hohlleiter oder als Lichtleitfaser ausgebildet sein.In the arrangement according to 7 becomes the light of the laser 1 by means of the first focusing optics 2 in a light guide 12 coupled, wherein the phosphor layer 3 on the end of the light guide 12 is applied, but no phosphor in the light guide 12 located. The light guide may be formed as a rod, as a waveguide or as an optical fiber.

Die Darstellung in 8 entspricht der in 5, wobei hier die Verwendung der kurzkohärenten Lichtquelle bei einem OCT am Auge gezeigt ist. Die kurzkohärente Strahlung wird durch eine zweite fokussierende Optik 11 in eine Lichtleitfaser 14 eingekoppelt und über nicht dargestellte optische Elemente zum Auge geführt. Die OCT-Anwendung 6 kann beispielsweise in einer Funduskamera integriert sein.The representation in 8th corresponds to the in 5 showing the use of the short coherent light source in an OCT on the eye. The short-coherent radiation is through a second focusing optics 11 in an optical fiber 14 coupled and guided via optical elements not shown to the eye. The OCT application 6 For example, it can be integrated in a fundus camera.

11
Laserlaser
22
erste fokussierende Optikfirst focusing optics
33
LeuchtstoffschichtPhosphor layer
44
kollimierende Optikcollimating optics
55
Spektralfilterspectral
66
OCT-AnwendungOCT application
77
transparenter Trägertransparent carrier
88th
Wärmeableitungheat dissipation
99
Motorengine
1010
rotierende Scheiberotating disc
1111
zweite fokussierende Optiksecond focusing optics
1212
Lichtleiteroptical fiber
1313
verspiegelte Oberflächemirrored surface
1414
Lichtleitfaseroptical fiber
RR
Radiusradius
λ1 λ 1
Wellenlängewavelength
λ2 λ 2
Wellenlängenwavelength
ΔλΔλ
WellenlängenbereichWavelength range

Claims (10)

Strahlungsquelle, welche Strahlung eines Lasers (1) als Ausgangsstrahlung verwendet, wobei im Strahlengang in Lichtausbreitungsrichtung eine erste fokussierende Optik (2) und nachfolgend im Querschnittsbereich der fokussierten Ausgangsstrahlung eine Leuchtstoffschicht (3) zur Strahlkonvertierung angeordnet sind, weiterhin im Strahlengang der konvertierten Strahlung ein Spektralfilter (5) und nachfolgend ein zu beleuchtendes Objekt (6) angeordnet sind.Radiation source, which radiation of a laser ( 1 ) used as the output radiation, wherein in the beam path in the light propagation direction, a first focusing optics ( 2 ) and subsequently in the cross-sectional area of the focused output radiation a phosphor layer ( 3 ) are arranged for beam conversion, further in the beam path of the converted radiation, a spectral filter ( 5 ) and subsequently an object to be illuminated ( 6 ) are arranged. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) auf einem transparenten Träger (7) angeordnet ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 3 ) on a transparent support ( 7 ) is arranged. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) auf einer verspiegelten Oberfläche (13) eines Trägers angeordnet ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 3 ) on a mirrored surface ( 13 ) of a carrier is arranged. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) auf einer Lichtaustrittsfläche einer Lichtleitfaser (12) angeordnet ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 3 ) on a light exit surface of an optical fiber ( 12 ) is arranged. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlung aus mehr als einem Laser (1) auf die Leuchtstoffschicht (3) gerichtet ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that radiation from more than one laser ( 1 ) on the phosphor layer ( 3 ). Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) ringartig auf einer rotierenden Scheibe (10) aufgebracht ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 3 ) ring-like on a rotating disk ( 10 ) is applied. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (1) an ein gut wärmeleitendes Material zur Wärmeableitung (8) angrenzt.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 1 ) to a good heat-conducting material for heat dissipation ( 8th ) adjoins. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) mit einem kühlenden Luftstrom zur Wärmeableitung (8) überströmt ist.Radiation source according to Claim 1, characterized in that the phosphor layer ( 3 ) with a cooling air flow for heat dissipation ( 8th ) is overflowed. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin in in Lichtausbreitungsrichtung vor dem Spektralfilter (5) eine kollimierende Optik (4) angeordnet ist.Radiation source according to claim 1, characterized in that further in the light propagation direction in front of the spectral filter ( 5 ) a collimating optic ( 4 ) is arranged. Strahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin in Lichtausbreitungsrichtung nach dem Spektralfilter (5) eine zweite fokussierende Optik (11) und eine Lichtleitfaser (14) angeordnet sind.Radiation source according to Claim 1, characterized in that, furthermore, in the light propagation direction downstream of the spectral filter ( 5 ) a second focusing optics ( 11 ) and an optical fiber ( 14 ) are arranged.
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