光声成像应用的激光器选择

从光声成像应用的光源选择上，大致牵涉到如下一些指标：激光能量：大致为mJ级别以上，能量越高自然激发出的超声越强，但考虑到生物组织对于激光辐射的耐受，一般控制到激光能量密度20-100mJ/cm2,而真正应用到人体检测时，肯定还需要通过繁复严格的人体安全认证。这就是现在商用光声成像系统大多是小动物成像系统的原因之一。另一方面我们也可以推知，激发用激光不是功率或能量越高越好，有时为了保护生物组织，是要对激光做扩束或衰减的。脉冲宽度： 为了有效的激发光致超声，激光的脉冲宽度选择在纳秒量级较适合。而获得纳秒激光脉冲常见有两种形式，一个是利用Q开关产生纳秒脉冲，Q开关关闭时是让激光器内部积蓄能量，而后Q开关打开是，激光就在纳秒时间内发射，优点是由于有了能量积蓄再发射的功能，输出能量高，脉冲波形好。缺点是成本稍高，激光器体积稍大。另一种形式是对半导体激光管做直接的脉冲调制，优点是价格低，激光体积小；缺点是脉冲能量较低，脉冲波形稍差。激光波长：一般会集中在可见光到近红外波段。波长的选择大致的规律是：波长越长，穿透生物组织的深度越深（这就是不断有人会尝试更长波段激发的原因）；波长越短，往往需要选择相对低的激光能量以保护组织（由于组织穿透深度相对更浅，同等的激光能量会更容易在浅表组织聚集）；第三是根据不同组织选择特定的激发波长，其中OPO激光器可以连续调谐波长是光声成像里的**光源。如果把OPO里面的泵浦激光器（即Q开关的YAG激光器）孤立出来，也可以做光声激发，相当于放弃了OPO波长可调谐的功能，输出波长就只保留了532nm绿光和1064nm近红外；另外保留了Q开关纳秒高能量的功能，实际来看，纳秒YAG激光器因为其价格远低于OPO可调谐激光器，是光声成像实验室非常好的常规光源，从使用量上看是高于OPO可调谐激光器的。第三类激光器是小型纳秒脉冲激光二极管或LED, 好处是有多个波长可以选择，体积小，能耗低，价格便宜，且适合于系统整合，缺点是脉冲能量较低，脉冲波形稍差。