光學(xué)相干層析成像(Optical coherence tomography,OCT)技術(shù)利用光學(xué)相干門獲取樣品內(nèi)部的斷層結(jié)構(gòu),是一種無(wú)損、高靈敏、微米級(jí)分辨率的成像技術(shù)。相比第一代時(shí)域OCT技術(shù),第二代的譜域OCT技術(shù)在成像速度和靈敏度上具有顯著的優(yōu)勢(shì),在臨床眼科成像、功能成像和工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。本文的主要內(nèi)容為正交色散譜域OCT系統(tǒng)及其應(yīng)用研究,具體工作包括:研制了超大成像量程的正交色散譜域OCT系統(tǒng),該系統(tǒng)基于由光柵和虛像相控陣列組成的正交色散光譜儀。提出了完整的光柵和虛像相控陣列的正交色散理論,解決了由二維正交光譜重建出一維光譜時(shí)出現(xiàn)的光譜匹配誤差和周期性強(qiáng)度調(diào)制問(wèn)題。創(chuàng)新性地提出了使用主動(dòng)生成的干涉條紋進(jìn)行正交色散光譜標(biāo)定的方法,使正交色散光譜儀成功地應(yīng)用于譜域OCT成像。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超高的光譜分辨率(2 pm),超大的系統(tǒng)采樣率(105),和超過(guò)100mm的超長(zhǎng)成像量程�；谡簧⒆V域干涉儀的透鏡間距測(cè)量應(yīng)用研究。提出了一種利用實(shí)際測(cè)量得到的相位差重建復(fù)干涉光譜的算法,該算法在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)80dB的直流項(xiàng)抑制比和超過(guò)60dB的鏡像抑制比。在此算法的基礎(chǔ)上,利用正交色散譜域干涉儀的超大量程,并結(jié)合優(yōu)化多通道光譜位相的高精度光程測(cè)量方法,實(shí)現(xiàn)了快速、高精度、大量程的透鏡間距測(cè)量。與現(xiàn)有的測(cè)量產(chǎn)品相比,該測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)量精度上提高了一個(gè)量級(jí),測(cè)量速度上提高了兩個(gè)量級(jí)。設(shè)計(jì)并研制了基于光程編碼的大焦深、高分辨OCT成像系統(tǒng),以解決光學(xué)成像中橫向分辨率與焦深之間的矛盾。該系統(tǒng)利用光程編碼原理和正交色散譜域OCT系統(tǒng)的超大量程合成了一個(gè)長(zhǎng)焦深的針狀光焦點(diǎn)。自制了一個(gè)用于生成多個(gè)不同光程光束的光程編碼器,并使用精確設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)將多個(gè)光束聚焦在樣品不同深度處用于成像,提取所得OCT圖像中每個(gè)光束焦深范圍內(nèi)的光照明所得圖像并進(jìn)行拼接,即可得到一個(gè)完整的大深度范圍內(nèi)高橫向分辨率的樣品圖像。相比于傳統(tǒng)成像系統(tǒng),該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了四倍的焦深延長(zhǎng),在240μm的深度范圍內(nèi)保持了 2.5μm的橫向分辨率。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH74
【部分圖文】：

測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)較高的靈敏度［１Ｇ］�！剑梗梗蹦辏剩幔恚澹螅�?Ｇ．?Ｆｕｊｉｍｏｔｏ和他的博士生Ｄａｖｉｄ??Ｈｕａｎｇ等人在光學(xué)低相干反射儀中加入了樣品橫向掃描機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜和冠狀??動(dòng)脈離體成像，如圖１．１所示，該結(jié)果發(fā)表在ＳＣＩＥＮＣＥ雜志上，標(biāo)志著ＯＣＴ技術(shù)??的正式誕生［１］。??：：：：：奪暴丨ｇ??圖１．１視網(wǎng)膜和冠狀動(dòng)脈的ＯＣＴ圖和組織病理圖⑴??第一代ＯＣＴ系統(tǒng)的原理圖如圖１．２所示［１１］，從寬帶光源（Ｂｒｏａｄｂａｎｄｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）??發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光分束器（Ｂｅａｍ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ，?ＢＳ）后分別進(jìn)入?yún)⒖急郏ǎ遥澹妫澹颍澹睿悖?ａｒｍ）和樣品??臂（Ｓａｍｐｌｅａｒｍ），樣品臂返回的樣品信號(hào)光與參考臂返回的參考光發(fā)生干涉，最終被??光電探測(cè)器（Ｐｈｏｔｏ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ，?ＰＤ）探測(cè)。??Ｔｉｍｅ?ｄｏｍａｉｎ?ＯＣＴ??Ｓｃａｎｎｉｎｇ?．?，．??小?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ?ｓｉｇｎａｌ?（ＴＯ）??Ｊ，?ｍｉｆｒｏｒ??＼?Ｓａｍｐｌｅ?與??—＂＂ｂｓ￣；＜；?ｒ?ｉ??Ｂｒｏａｄ?－ｂａｎｄ?；?至?丨＿８?＇；｛｜�。�?、ｉｆ??ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?＊????Ｐｈｏｔｏ?＞??ｄｅｔｅｃｔｏｒ？＊?Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｍｉｒｒｏｒ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?（＾，ｍ）??圖１．２時(shí)域ＯＣＴ系統(tǒng)基本原理圖??ＯＣＴ系統(tǒng)中采用低相干光源使得參考臂和祥品臂之間形成一個(gè)“相干門”

測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)較高的靈敏度［１Ｇ］�！剑梗梗蹦辏剩幔恚澹螅�?Ｇ．?Ｆｕｊｉｍｏｔｏ和他的博士生Ｄａｖｉｄ??Ｈｕａｎｇ等人在光學(xué)低相干反射儀中加入了樣品橫向掃描機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜和冠狀??動(dòng)脈離體成像，如圖１．１所示，該結(jié)果發(fā)表在ＳＣＩＥＮＣＥ雜志上，標(biāo)志著ＯＣＴ技術(shù)??的正式誕生［１］。??：：：：：奪暴丨ｇ??圖１．１視網(wǎng)膜和冠狀動(dòng)脈的ＯＣＴ圖和組織病理圖⑴??第一代ＯＣＴ系統(tǒng)的原理圖如圖１．２所示［１１］，從寬帶光源（Ｂｒｏａｄｂａｎｄｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）??發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光分束器（Ｂｅａｍ?ｓｐｌｉｔｔｅｒ，?ＢＳ）后分別進(jìn)入?yún)⒖急郏ǎ遥澹妫澹颍澹睿悖?ａｒｍ）和樣品??臂（Ｓａｍｐｌｅａｒｍ），樣品臂返回的樣品信號(hào)光與參考臂返回的參考光發(fā)生干涉，最終被??光電探測(cè)器（Ｐｈｏｔｏ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ，?ＰＤ）探測(cè)。??Ｔｉｍｅ?ｄｏｍａｉｎ?ＯＣＴ??Ｓｃａｎｎｉｎｇ?．?，．??小?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ?ｓｉｇｎａｌ?（ＴＯ）??Ｊ，?ｍｉｆｒｏｒ??＼?Ｓａｍｐｌｅ?與??—＂＂ｂｓ￣；＜；?ｒ?ｉ??Ｂｒｏａｄ?－ｂａｎｄ?；?至?丨＿８?＇；｛｜�。�?、ｉｆ??ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?＊????Ｐｈｏｔｏ?＞??ｄｅｔｅｃｔｏｒ？＊?Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｍｉｒｒｏｒ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?（＾，ｍ）??圖１．２時(shí)域ＯＣＴ系統(tǒng)基本原理圖??ＯＣＴ系統(tǒng)中采用低相干光源使得參考臂和祥品臂之間形成一個(gè)“相干門”

ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?￣?ｄｉｓｔａｎｃｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?￣?ｄｉｓｔａｎｃｅ??圖１．３譜域ＯＣＴ系統(tǒng)基本原理圖??譜域ＯＣＴ的基本原理如圖１．３所示［２＇寬帶光源的輸出光被分成兩束，一束光??被引導(dǎo)到樣品臂用于樣品成像，從樣品不同深度處反射或后向散射的光回到分束器。??第二束光進(jìn)入?yún)⒖急酆蟊环瓷浠胤质�。樣品光和參考光具有時(shí)間延遲，該時(shí)間延??遲由兩路光的光程差決定，即與組織中各結(jié)構(gòu)的深度有關(guān)。兩路光干涉后形成的干??涉光譜存在由光程差決定的頻率調(diào)制，可被光譜儀探測(cè)到。光程差可以通過(guò)將光譜??儀獲取的干涉光譜進(jìn)行傅里葉變換而得到，從而獲得了來(lái)自組織內(nèi)部的光信號(hào)的幅??度和時(shí)間延遲。??譜域ＯＣＴ的概念最早由Ａ．?Ｆ．Ｆｅｒｃｈｅｒ等人于１９９５年提出［１６］，他在探測(cè)臂上使??３??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 鮑文;丁志華;王川;梅勝濤;;基于相位敏感譜域光學(xué)相干層析術(shù)的潛指紋獲取方法[J];物理學(xué)報(bào);2013年11期

2 鮑文;丁志華;王川;;基于譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)中光譜漲落的指紋獲取[J];激光生物學(xué)報(bào);2013年01期

3 黃良敏;丁志華;洪威;王川;;相關(guān)多普勒光學(xué)層析成像[J];物理學(xué)報(bào);2012年02期

4 李喬;陳曉冬;雷湧;汪毅;郁道銀;;基于近似波數(shù)域算法的干涉合成孔徑顯微技術(shù)[J];中國(guó)激光;2010年11期

本文編號(hào)：2848805