本文關(guān)鍵詞：環(huán)腔掃頻光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)研制和應(yīng)用研究

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【摘要】：光學(xué)相干層析成像(Optical coherence tomography, OCT)技術(shù)是一種高分辨率、無損傷、非侵入式的光學(xué)成像技術(shù)。該技術(shù)不僅能夠?qū)ι锝M織內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理功能進(jìn)行在體成像,也可以應(yīng)用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域。然而傳統(tǒng)的OCT系統(tǒng)成像深度一般只有幾個毫米,無法滿足工業(yè)領(lǐng)域大成像深度的需求。因而,本論文設(shè)計搭建了測量深度大于30 mm的環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)(recirculation loops swept source OCT),具體的研究工作包括：1、首先對掃頻OCT技術(shù)的理論進(jìn)行研究,搭建了由掃頻光源SL1310V1、主體干涉儀構(gòu)建而成的中心波長為1297.2 nm,10 dB帶寬為122.4 nm的三維快速成像掃頻OCT系統(tǒng),并且編寫了利用GPU加速的掃頻OCT實時2D成像系統(tǒng)軟件。所搭建的掃頻OCT系統(tǒng)的軸向掃描速率由原來的20 kHz提高到了100 kHz。系統(tǒng)軸向分辨率16μm,橫向分辨率8.7μm,掃頻光源輸出的K時鐘信號所能支持的最大成像深度約為12 mm,能夠?qū)Ψ直媛蕼y試靶1951USAF和手指進(jìn)行三維掃描快速成像。2、現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)鏡頭一般由多個透鏡組合而成,因而在光學(xué)系統(tǒng)的安裝調(diào)試中,其內(nèi)部各個透鏡之間的間距是決定光學(xué)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo),是影響光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的重要指標(biāo)因素。本論文以傳統(tǒng)的掃頻OCT技術(shù)為基礎(chǔ),提出了分別在樣品臂和參考臂中安置光循環(huán)腔的大量程環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng),并且結(jié)合該系統(tǒng)提出了適合于間距測量的相位比較算法。相較于傳統(tǒng)的掃頻OCT系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大于30 mm的間距測量深度,并且結(jié)合相位比較算法能夠?qū)崿F(xiàn)有效量程范圍內(nèi)測量重復(fù)性小于1μm的間距測量。3、改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用于大量程間距測量的環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng),通過把樣品的測量放置于樣品臂的環(huán)腔中,從而能夠?qū)崿F(xiàn)對鍍有光學(xué)薄膜樣品的同一橫向位置處薄膜位相的累積放大測量。對在硅基片上鍍有聚己內(nèi)酯(poly (s-caprolactone),PCL)薄膜的樣品進(jìn)行測量的結(jié)果表明,該方法能夠提高光學(xué)薄膜厚度測量的靈敏度,并且基于改進(jìn)的非線性相位擬合模型,能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)薄膜厚度的精確測量。
【關(guān)鍵詞】：掃頻光學(xué)相干層析成像 相位 環(huán)腔 間距測量 薄膜厚度 波數(shù)標(biāo)定
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-28
• 1.1 OCT技術(shù)簡介12-15
• 1.2 傅立葉域OCT系統(tǒng)的研究進(jìn)展15-20
• 1.2.1 譜域OCT系統(tǒng)的研究進(jìn)展15-16
• 1.2.2 掃頻OCT系統(tǒng)的研究進(jìn)展16-19
• 1.2.3 傅立葉域OCT系統(tǒng)的功能拓展19-20
• 1.3 論文的總體結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 1.3.1 論文的總體結(jié)構(gòu)20-21
• 1.3.2 論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 參考文獻(xiàn)22-28
• 2 掃頻OCT技術(shù)基本原理及其相位敏感型OCT技術(shù)28-40
• 2.1 掃頻OCT技術(shù)原理28-29
• 2.2 掃頻OCT系統(tǒng)主要性能參數(shù)29-33
• 2.2.1 掃頻OCT系統(tǒng)分辨率和成像深度29-32
• 2.2.2 掃頻OCT系統(tǒng)信噪比和靈敏度32-33
• 2.3 掃頻OCT系統(tǒng)與譜域OCT系統(tǒng)的比較33-34
• 2.4 相位敏感型OCT技術(shù)34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 參考文獻(xiàn)37-40
• 3 三維成像掃頻OCT系統(tǒng)研制與實驗研究40-52
• 3.1 三維成像掃頻OCT系統(tǒng)搭建40-43
• 3.1.1 掃頻激光光源41
• 3.1.2 干涉儀41-43
• 3.2 干涉光譜探測及其硬件同步控制43-46
• 3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理流程46-47
• 3.4 成像結(jié)果47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 參考文獻(xiàn)50-52
• 4 相位敏感型大量程實時間距測量環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)52-76
• 4.1 本章引言52-55
• 4.2 相位敏感型大量程實時間距測量環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)搭建55-60
• 4.2.1 掃頻激光光源56
• 4.2.2 光纖型聲光頻移器56-58
• 4.2.3 半導(dǎo)體光放大器58-59
• 4.2.4 光程延遲線59-60
• 4.3 環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)量程拓展方法和相位比較算法介紹60-66
• 4.4 相位敏感型大量程實時間距測量環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)實驗結(jié)果66-72
• 4.4.1 掃頻激光光源的穩(wěn)定性66-67
• 4.4.2 相位比較算法優(yōu)勢67-69
• 4.4.3 環(huán)腔掃頻OCT系統(tǒng)測量量程和測量重復(fù)性評估69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 5 位相增強(qiáng)型薄膜厚度測量系統(tǒng)76-96
• 5.1 本章引言76-82
• 5.2 位相增強(qiáng)型薄膜厚度測量系統(tǒng)搭建82-85
• 5.2.1 助推光學(xué)放大器84-85
• 5.3 薄膜非線性相位放大理論推導(dǎo)85-87
• 5.4 位相增強(qiáng)型薄膜厚度測量系統(tǒng)實驗結(jié)果87-93
• 5.4.1 校正掃頻激光光源的波數(shù)采樣87-88
• 5.4.2 系統(tǒng)光循環(huán)級次和相位靈敏度評估88-90
• 5.4.3 薄膜厚度測量的實驗研究90-93
• 5.5 本章小結(jié)93-94
• 參考文獻(xiàn)94-96
• 6 總結(jié)和展望96-98
• 作者簡介98-99

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫艷,趙宏,王昭;光纖測厚中光譜“雙峰”現(xiàn)象的分析[J];半導(dǎo)體光電;2005年04期

2 謝強(qiáng);張曉梅;;聲光Q開關(guān)用1.064μm融石英低損耗增透膜實驗研究[J];半導(dǎo)體光電;2006年04期

3 喻志農(nóng);薛唯;鄭德修;孫鑒;;退火處理對等離子體顯示器中氧化鎂薄膜特性的影響[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2006年01期

4 喻志農(nóng);相龍鋒;薛唯;王華清;盧維強(qiáng);;離子輔助反應(yīng)蒸發(fā)技術(shù)室溫制備ITO薄膜[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;2007年10期

5 譚滿清，林永昌，，周建;窄帶高反膜的研究[J];北京理工大學(xué)學(xué)報;1996年04期

6 周海,吳大興;對DC-PCVD裝置沉積Si_3N_4薄膜機(jī)理的研究[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;1997年01期

7 蔡文;黃文e

本文編號：720551