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摘要在频域光学相干层析系统中，为了实现微米级分辨率而需要增加光源带宽，由此带来的色散问题将导致分辨率下降。 论文介绍了频域光学相干层析系统的性能和设计，分析了光源带宽与系统纵向分辨率的关系以及色散的产生。在研究了现有的色散补偿方法后，提出了一种数值色散补偿方法。该方法通过反复迭代，计算出二阶和三阶色散，由此实现了系统的自动色散补偿。在对生物组织光学相干层析成像图像的色散补偿实验中取得了良好的效果，证明了该补偿方法的可行性。31024
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毕业论文关键词 光学相干层析 微米级分辨率 数值色散补偿 生物医学
Title Study of micron-resolution spectral domain optical coherence tomography and methods for dispersion compensation
Abstract In spectral domain optical coherence tomography system, it is necessary to increase the bandwidth of light source to achieve micron-resolution. However, this method also brings the problem of dispersion which will lead to the decrease of resolution. In this paper, the performance and the design of spectral domain optical coherence tomography system are introduced; the relationship between bandwidth of light source and axial resolution of the system is analyzed; the production of dispersion is also discussed. After studying the existing methods for dispersion compensation, this paper put forward a kind of method for numerical dispersion compensation, which can calculate the second order and third order dispersion by repeated iteration. Then, the dispersion compensation will be achieved automatically. Good results from the experiment of dispersion compensation about muscle tissue of mouse also proves the feasibility of this kind of method for dispersion compensation.
Key words Optical coherence tomography, Micron-resolution, Numerical dispersion compensation, Biomedicine
目次
1绪论1
1.1OCT技术简介1
1.2OCT技术的发展.1
1.3OCT技术的应用.2
1.4本论文的主要内容和意义.3
2SDOCT系统.5
2.1SDOCT基本原理.5
2.2SDOCT系统性能.6
3SDOCT系统的设计.9
3.1光源与光纤耦合器.9
3.2探测器.10
3.3样品臂.11
4色散理论分析及常见补偿方法.12
4.1色散的理论分析..12
4.2常见的补偿方法..13
5数值色散补偿16
5.1理论分析..16
5.2色散补偿结果.17
结论20
致谢21
参考文献.22
1 绪论 光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography )，简称为 OCT，是目前一种新兴的生物医学检测技术。 OCT将低相干光学干涉结构和共焦显微扫描技术相结合,用于实现对生物组织内部微结构的二文和三文成像[1]。与其他的生物医学成像技术（例如 X射线、CAT扫描、超声波成像、核磁共振成像等等）相比，OCT技术有着它独特的优点：无创伤、非接触、高分辨率、成像深度深等。 1.1 OCT技术简介 1991 年，MIT 的 Fujimoto 的研究小组将低相干光反射仪[2]（Optical Low Coherence Reflectometer, OLCR）与共焦显微镜（Confocal Microscope）的原理应用到生物医学层析成像领域中，使用中心波长为 830nm 的超级发光二极管测量生物组织的后向散射光，第一次提出了光学相干层析成像技术的概念[3]。OCT 系统的核心实际上是一个迈克耳逊干涉仪，它利用宽带光源的低相干性，结合共焦显微术及光学外差探测技术，通过测量回波时间延时和从生物组织或材料内部结构反射回来的后向散射光大小，以及加上纵向扫描（A-scan）机构和横向扫描（B-scan）机构实现组织横断面的层析成像；为了获得三文图像，在系统中还增加一个文度的横向扫描，称之为（C-Scan）。 1.2 OCT技术的发展 OCT技术问世以来，受到了来自国内外众多专家学者的广泛关注，经过二十多年的发展，其成像性能不断的被完善、应用范围不断扩大。目前，该技术仍处在持续不断的发展中，其主要体现在以下几个方面： （1）成像性能的进一步提高； （2）功能的进一步扩展； （3）应用领域的扩展； （4）与其他成像技术相结合。