正交色散傅立葉域光學(xué)相干層析成像的方法和系統(tǒng)研究.pdf

1、本文的主要內(nèi)容包括傅立葉域光學(xué)相干層析(FDOCT, Fourier domain opticalcoherence tomography)系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，特別是譜域光學(xué)相干層析(SDOCT,Spectral domain optical coherence tomography)系統(tǒng)中的超高分辨率光譜儀的研究工作。本文還結(jié)合應(yīng)用研究，介紹了作者博士期間在傅立葉域光學(xué)相干層析系統(tǒng)的信號(hào)處理方面所取得的一些成果。本文的主要內(nèi)容具體包

2、括:
　　 一、基于超高分辨率正交色散光譜儀的FDOCT理論研究和系統(tǒng)研制:
　　 1、本文介紹的研究成果在國(guó)際上最早實(shí)現(xiàn)將基于光柵和虛像相控陣列(VIPA)的正交色散光譜儀應(yīng)用于FDOCT系統(tǒng)，在50nm的大帶寬范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了0.002nm的超高光譜分辨率以及約105的超高光譜采樣率，從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)量量程長(zhǎng)達(dá)80mm的高信噪比、高分辨率SDOCT成像。這是目前為止所報(bào)道的量程最大、信噪比最高的SDOCT系統(tǒng)。
　　

3、 2、提出了針對(duì)正交色散光譜的，基于特定光學(xué)厚度樣品干涉信號(hào)的光譜標(biāo)定方法，從而解決了正交色散光譜分布規(guī)律隨波長(zhǎng)非線性變化對(duì)光譜信號(hào)采集的影響，初步解決了超寬帶正交色散光譜的一維化采樣和插值問題。
　　 3、初步建立了基于正交色散光譜儀的FDOCT系統(tǒng)，并通過共路設(shè)計(jì)避免了環(huán)境擾動(dòng)對(duì)干涉信號(hào)的影響，從而實(shí)現(xiàn)了皮米量級(jí)光學(xué)延遲量的精確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻璃平板樣品和透鏡樣品光學(xué)表面的OCT掃描成像。
　　 二、基于FDOCT

4、系統(tǒng)的應(yīng)用研究:
　　 1、發(fā)展了多普勒光學(xué)相干層析技術(shù)在生物樣品測(cè)量中的應(yīng)用，優(yōu)化了多普勒?qǐng)D像的處理方法，建立了基于流體力學(xué)原理的血管輪廓自適應(yīng)捕捉和分析算法，從而實(shí)現(xiàn)了小鼠腦血流在藥物刺激和生物物理刺激下的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的對(duì)比，優(yōu)化了循環(huán)腫瘤微流控芯片的設(shè)計(jì)。
　　 2、發(fā)展了光學(xué)蒙特卡洛仿真對(duì)多普勒信號(hào)的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了具有多層散射介質(zhì)和折射介質(zhì)模型的光子散射的蒙特卡洛仿真計(jì)算，并就此提出了通

5、過散射介質(zhì)提高光學(xué)多普勒信號(hào)信噪比的方法，并在激光多普勒血流儀中得到應(yīng)用。
　　 3、通過光線追跡的方法分析了屈光介質(zhì)中由于光線的折射和光程與實(shí)際距離的錯(cuò)配導(dǎo)致的OCT圖像的重構(gòu)誤差。對(duì)OCT系統(tǒng)中軸向掃描光束在屈光介質(zhì)內(nèi)的各層界面上的折射路徑進(jìn)行了光學(xué)計(jì)算，求取了存在成像重構(gòu)誤差的OCT圖像逆映射到樣品真實(shí)結(jié)構(gòu)的逆映射函數(shù)，并成功將這種方法應(yīng)用于體外的玻璃毛細(xì)管和在體的人眼眼前節(jié)OCT圖像的重構(gòu)誤差矯正。
　　 4、在