【摘要】：光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技術(shù)是一種高分辨、非侵入、無輻射的無損在體實時成像技術(shù),在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和良好的發(fā)展前景。偏振敏感OCT(Polarization Sensitive OCT,PSOCT)技術(shù)可提供傳統(tǒng)OCT技術(shù)強(qiáng)度信息以外的偏振信息,為疾病的早期診斷提供了更多參考。本文首先介紹了OCT技術(shù)的發(fā)展概況、基本原理和主要應(yīng)用,分析了其系統(tǒng)性能。對PSOCT技術(shù)進(jìn)行了理論鋪墊,闡述了偏振光及光的偏振效應(yīng),介紹了基本的PSOCT系統(tǒng)。設(shè)計并搭建了一套全單模光纖、單光譜儀偏振敏感OCT成像系統(tǒng)。設(shè)計并研制了基于沃拉斯頓棱鏡的偏振敏感線性波數(shù)光譜儀,實施了基于偏振控制器的確定偏振態(tài)調(diào)節(jié)方法,準(zhǔn)確測量了標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償器和波片的相位延遲和光軸方位角數(shù)據(jù),成功獲取了牛腱組織和雞肌肉組織的深度分辨強(qiáng)度圖像、相位延遲圖像和光軸方位角圖像,驗證了搭建的偏振敏感OCT系統(tǒng)對生物組織偏振信息獲取的可行性。設(shè)計并搭建了一套基于圖形處理中心(Graphic Processing Unit,GPU)圖像重建的眼底OCT成像系統(tǒng)。利用GPU的并行計算功能,基于CUDA C語言實現(xiàn)對OCT數(shù)據(jù)的快速處理,基于裂隙燈自行設(shè)計搭建了眼底OCT樣品臂,成功獲取人眼底視網(wǎng)膜OCT圖像。設(shè)計了一套光纖型內(nèi)窺掃頻偏振敏感光學(xué)相干層析成像系統(tǒng),研制了一種用于內(nèi)窺OCT系統(tǒng)的光纖旋轉(zhuǎn)連接器。旋轉(zhuǎn)連接器采用無刷直流伺服電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn),采用在玻璃毛細(xì)管中注射折射率匹配液的方式實現(xiàn)光能的高效耦合。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;O436.3
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文 OCT 技術(shù)的拓展性功能，可以獲得樣品內(nèi)部豐富的偏振信息。另外，基于像技術(shù)（OCT Angiography，OCTA）[15]、光學(xué)相干彈性成像（Optical phy，OCE）[16~18]等也得到了很好的發(fā)展。）眼科 OCT 技術(shù)應(yīng)用眼睛疾病危害著人類的健康，而眼睛作為人體最脆弱、最復(fù)雜的組織，在臨十分困難。眼球的透光性使其非常適合進(jìn)行光學(xué)成像，而 OCT 技術(shù)無損、高在眼科領(lǐng)域，尤其是角膜、視網(wǎng)膜、視神經(jīng)乳頭等組織的成像方面有極大應(yīng)于青光眼、黃斑變質(zhì)等眼科疾病的早期檢測治療和預(yù)防[19,20]。相比于眼底造隙掃描這些低分辨率、低速的定性檢查技術(shù)，OCT 技術(shù)優(yōu)勢相當(dāng)明顯，可以等的個體細(xì)節(jié)。如圖 1.1 所示，為人眼視網(wǎng)膜黃斑中心凹區(qū)域的 OCT 圖像，膜的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。

1.2.1 低相干干涉原理OCT 技術(shù)區(qū)別于其他光學(xué)顯微方式的基本特征在于是否采用低相干干涉法進(jìn)行成像。如圖1.2 所示，為用于 OCT 系統(tǒng)邁克爾遜干涉儀的低相干干涉原理示意圖。圖 1.2 低相干干涉原理示意圖光源的電場表達(dá)式復(fù)數(shù)形式為( )( ),i kz tiE s k w e = (1.2)這里的s ( k ,w)為波數(shù) k =2 / 和角頻率 =2 的函數(shù)，分別表示波長為 的光譜分量的時間頻率和空間頻率，分束器將光源功率按 50:50 分配，分別進(jìn)入?yún)⒖急酆蜆悠繁�。假設(shè)參考反射鏡的反射率為Rr ，功率反射率為2R RR = r，參考臂在空氣中的長度為Rz 。樣品不同深度的反射率為( )S Sr z ，OCT 技術(shù)的目標(biāo)就是重建它

圖 1.3 一個典型的 SDOCT 系統(tǒng)示意圖寬帶超輻射發(fā)光二極管或飛秒激光器，整個系統(tǒng)使用光纖搭建，該系統(tǒng)。其中，樣品臂是患者接口，引導(dǎo) OCT 光束通過瞳孔并掃描視網(wǎng)膜。參于設(shè)置參考光功率以及達(dá)到與眼睛樣品的色散大致匹配。干涉信號通過相機(jī)（CCD）測量，相機(jī)的線掃描速率決定了 OCT 系統(tǒng)的軸向掃描速將光纖輸出的光入射至衍射光柵上，相機(jī)鏡頭將分光后的光譜聚焦至 涉光譜，且為波長的函數(shù)，將其從波長變換到波數(shù)對頻譜進(jìn)行數(shù)值重采，即可得到樣品的深度層析信息。葉變換對 ( ) ( )0 0 01cos2F z z z z kz ，以及傅里葉變換 ) ( ) ( )Fz X k Y k，對式（1.9）作傅立葉逆變換得( ) ( ) ( )( ) ( ( ( )))1 21824D R S SNR Sn R SnnI k z R R Rz R R z z z ==

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