-q-%)f 光学相干层析
成像(OCT)系统是断层成像系统,它通过图像反射或散射出来的光来获取被测物体横截面或三维图像。本文讲述了光学相干层析成像(OCT)系统的设计,并探讨了如何使用OpticStudio进行相干模拟。
(联系我们获取文章附件) jML}{>Gy8S 简介 akaQ6DIdG 光学相干层析成像(OCT)系统是断层成像系统,它通过图像反射或散射出来的光来获取被测物体横截面或三维图像。尽管
光线在OCT中穿透的深度以毫米数量级计量,但OCT具有安全性和高分辨率的特征,使得OCT最典型应用于医学生物组织成像。
HSTtDTo OCT的
光学系统由迈克尔逊干涉仪构成,在参考镜与样品之间的反射光相干,这一现象表明了从样品不同位置深度反射或散射出来的光与参考镜的位置有关。
&ed.%: 本文将介绍如何在OpticStudio中模拟商用的OCT。
系统模型 oqG
0 @@ 健康人眼的角膜和虹膜(A)以及视网膜组织(B)的横截面如下图所示。颜色深度的改变意味着反射光的强度改变,说明内部材料发生变化。 J H6\;G6 A6-JV8^ 一个典型的OCT系统如下图。光束被均匀地分成两束,分别进入参考臂与样品臂。其中一束光在体积样品中叠加,从而减小扫描面积。光源是宽带准直光源,宽带光源的选择意味着低相干性和高精度的深度定位,从而使参考镜与样品之间的反射光相干。 &Uzg&eB :g][99 q'PA2a: 深度扫描,也称为纵向扫描或a扫描,用于测量反射光的强度,作为反射光透过样品距离的函数。在OCT系统中的不同位置进行深度扫描,这一过程通常由参考镜完成,参考镜完成扫描后对比样品反射光的光程与样品、参考镜之间光路的光程差。
_m;Y' 通过在X或Y方向上旋转扫描镜实现横向、纵向或b扫描,使探测光在样品区域上平移。
qg+8i9Y! 我们将从商用OCT系统中获得设计规格。轴向分辨率由光源特性(相干长度)决定,大约为5 μm。横向分辨率由光束聚焦在样品处的光斑大小决定,设置为15 μm。选用800 nm范围内的光以防止光在生物组织中被吸收,影响光穿透力。
光源规格 :[,n`0lH y%43w4 OCT将干涉测量法与宽带近红外光结合使用。宽带光源具有最佳的分辨率,而
波长决定了光在样品材料中的穿透深度。本例中,我们将使用中心波长为840 nm、FWHM为60 nm的光源,轴向分辨率为5μm:
(d@lG*K 本例超发光二极管的光谱特性也可以从商用超发光二极管中获取。在超发光二极管发光过程,选用用于生物成像的常用波长和具有高分辨率的宽带光源。我们将忽略用于光线准直的光学器件,并从光线进入干涉仪开始建模。 si)920?E& OpticStudio有两种方式来定义宽带光源,第一种方式为在适当范围内,定义多个系统波长;第二种方式将相干长度作为光源属性定义。相干是OCT系统的必要特征,因此我们将使用“将相干长度作为光源属性定义”的方法,并允许OpticStudio通过以下方式进行带宽计算和采样: 4SmhtC e5MX5 T^ 表面设置如下图所示: mhh8<BI ^G=s<