光学相干层析系统的成像数学模型研究

生物组织样品的光学特性可以由光学相干层析成像系统探测到的后向散射功率确定，文中建立了入射光线在样品介质内的一阶散射数学模型，揭示了样品的衰减系数和后向散射系数与系统探测结果之间的关系。     

光学相干层析系统的光耦合实验分析

利用低相干光作光源的光学相干层析（optical coherence tomography，OCT）是一种新型的成像技术，是集共焦技术、相干技术、光外差技术和扫描层析技术于一体的非接触型成像技术；利用光源的空间相干以获得高的纵向分辨率，着重讨论了系统光源耦合后的大小对成像结果的影响。     

光学相干层析系统的光耦合实验分析

利用低相干光作光源的光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)是一种新型的成像技术,是集共焦技术、相干技术、光外差技术和扫描层析技术于一体的非接触型成像技术;利用光源的空间相干以获得高的纵向分辨率,着重讨论了系统光源耦合后的大小对成像结果的影响。     

光学相干层析系统的信噪比分析及优化

为提高光学相干层析(OCT)系统的信噪比(SNR),改进系统的探测灵敏度,保证系统的成像质量,从理论上详细分析了光学相干层析成像系统中的主要噪声源,建立了系统噪声的理论模型,分析了光学相干层析成像系统中的各个组成单元对系统信噪比的影响.建立了一套实用型的光学相干层析成像系统,对该探测系统中的噪声进行了测量,得到系统噪声的实验模型.然后对理论分析的结果进行一定的修正,并对实验系统进行优化,得到了16μm的纵向分辨率,-90 dB的探测灵敏度.     

像素平移法提高频域光学相干层析成像深度

增大频域光学相干层析术(FDOCT)成像深度是扩大FDOCT应用范围的一个关键。主要研究了基于像素平移法提高频域OCT成像深度的问题。讨论了像素平移法的基本原理,阐述了频域OCT理论最大成像深度与电荷耦合元件(CCD)像素数的关系。通过点扩散函数实验、5层盖玻片成像实验以及手指皮肤的活体成像实验验证了像素平移法对于提高频域OCT成像深度的作用。手指皮肤的成像实验表明256个像素点的CCD和512个像素点的CCD采用像素平移法后实际成像深度分别增加到了原来的1.98倍和1.12倍。Matlab软件模拟验证方法为频域OCT系统中CCD的像素数选择提供了参考。     

用偏振光学相干层析技术分析研究组织偏振特性

胶原质丰富而且结构排列整齐的生物组织受光照射时会显示双折射的特性。通过精确地控制入射光和反射光的偏振状态,偏振光学相干层析技术能够显示出组织的双折射性。我们利用斯托克斯参数和琼斯矢量,着重讨论点光源照射样品后其背景反射光的偏振特性,从而导出组织的偏振特性。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器, 采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点, 使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右, 有效扫描频率为45kHz, 输出光谱的中心波长为1326nm, 光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时, 横向分辨率为9μm, 纵向分辨率为12.9μm左右, 灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器,采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点,使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右,有效扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1 326nm,光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时,横向分辨率为9μm,纵向分辨率为12.9μm左右,灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

眼前节光学相干层析系统的设计及实验研究

基于低相干干涉原理及迈克尔逊干涉仪的光学相干层析(OCT)技术,利用中心波长为1310nm的宽带低相干光源(SLED)及傅里叶域快速扫描光学延迟线(RSOD),设计和研制了眼前节OCT系统和探头。系统成像深度大于9mm。对其扫描模式进行分析,矫正所获得的眼前节OCT图像。     

光学相干层析系统色散的在线测量及补偿

针对光学相干层析(OCT)系统中迈克尔逊干涉仪两臂色散不匹配导致纵向分辨率的降低,提出了一种基于频域干涉及非线性曲线拟合的方法对干涉仪两臂色散差进行在线测量,根据测量结果在干涉仪一臂中加入非零色散位移光纤(NZDSF)对色散差进行补偿.实验结果表明,经过色散补偿后系统的纵向分辨率与理论值相符合,离体牙齿OCT图像的质量...     

Clinical applications of fiber-optic probes in optical coherence tomography

Fiber-optic probes are a key component in a range of emerging clinical applications of optical coherence tomography (OCT). These miniaturized probes offer new possibilities to image diseased tissue deep within the body. This paper presents an overview of the design and use of fiber-optic probes for OCT. Three different deployment scenarios are identified: endoscopic, intravascular and needle-based probes, and specific case studies are presented for both endoscopic and intravascular probes.     

光学相干层析成像技术的应用

介绍了光学相干层析成像技术在不同领域的应用,预言了未来的发展趋势。     

基于光学相干层析成像技术的薄膜厚度测量

为了对薄膜厚度进行测量,采用白光谱域光学相干层析成像的测量方法,进行了理论分析和实验验证,对以玻璃为基片的单层和多层薄膜样品进行了层析成像实验,获得了样品的2维层析图像。结果表明,该系统不仅能显示薄膜样品内部的微观结构,而且能从2维层析图像中得到单层和多层薄膜的厚度(分别为68μm和30μm),测量值与理论值相吻合,从而验证了测量理论正确性。该系统具有较高分辨率,可实现快速成像,满足实际工业测量需要。     

白光照明谱域光学相干层析成像研究

为了降低成本,同时改善光学相干层析成像技术的图像获取率和轴向分辨率,采用白光源照明的谱域光学相干层析成像的方法,进行了理论分析和实验验证,通过对薄膜等样品的测量,取得了一些基本的数据和图像。结果表明,样品内部结构的图像清晰可见,该系统切实可行,并能够实现工程和生物材料内部结构的实时3维图像重构。     

光学相干层析成象技术基本原理

本文介绍了光学相干层析成象技术（ＯＣＴ），阐述了层析成象的基本原理，讨论了层析象的信息内容。     

Spin profiles reconstruction in spun fibers by long-range polarization-sensitive optical coherence tomography

Polarization-sensitive optical coherence tomography is proved an efficient nondestructive technique for spin profile reconstruction along spun fiber coils, allowing birefringence parameter spatial evolution to be recovered from Stokes analysis of backscattered light, with subcentimetric resolution.     

全光纤光学相干层析系统用于人造指纹的识别

目前商用指纹识别系统由于仅依赖于手指表面二 维图像的脊模式和细节特征进行识别,对人造 指纹有极大的安全漏洞。本文提出一种利用光学相干层析(OCT)技术识别 人造指纹的方法。在分析OCT系统原理及皮肤光学特性的基础上,使用研制的全光纤OCT系 统分别对 人体手指以及被商用指纹识别系统识别通过的人造指模进行成像,获得了二者的二维OCT图 像和对应的一 维信号,同时获得人造指模的三维OCT图像,通过对比分析二者深度方向 上的微结构信息 以及光学特性可以准确地识别出人造指模。实验结果表明,OCT技术不仅可以用于指纹的防 伪,有效地提高生物特征识别系统的安全性能,而且还具有用于指纹识别的潜力。     

Analyses and calculations of noise in optical coherence tomography systems

Significant progress has been made in the study of optical coherence tomography (OCT) - a non-invasive, high resolution, and in vivo diagnostic method for medical imaging applications. In this paper, the principles of noise analyses for OCT systems have been described. Comparisons are made of signal-to-noise ratios for both balanced and unbalanced detection schemes under the ideal no-stray light situation as well as the non-ideal situation where residual reflections and scatterings are presented. Numerical examples of noise calculation accompanied by detailed comparison of the main characteristics of both time-domain and frequency-domain OCT systems are also presented. It is shown that a larger dynamic range can be achieved for a Fourier-domain OCT system even under the circumstances of high-speed image acquisition. The main results presented in this paper should be useful for the development of high performance OCT systems.     

光子嫩肤热损伤的光学相干层析成像动态监控

提出了一种基于光学相干层析成像(PCT)的动态监控光子嫩肤热损伤的系统.利用OCT测试系统的非入侵性无损检测的技术特点进行实时测量光子嫩肤治疗过程中皮肤的光学参数,并根据所获得的光学参数变化量来反映热损伤程度.采用小鼠动物模型,并用不同剂量的激光照射小鼠背部皮肤,得到了皮肤组织的衰减系数将随着光剂量的增大而减小的关系.实验结果表明,衰减系数的变化量反映了热损伤的严重程度.