频域光学相干层析术系统中高准确度高灵敏度补偿色散法

将色散测量方法和快速扫描延迟线技术相结合,在谱域光学相干层析系统中实现了对群延迟色散的精确补偿.在该方法中,先在样品臂中放入平面反射镜,等间隔移动参考臂中快速扫描延迟线系统中光栅的位置,同时测量系统参考臂和样品臂之间的群延迟色散差值.当该值为零时,则表明系统色散匹配.将该方法与基于点扩散函数半高宽的方法进行比较,发现基于半高宽方法的测量误差为4.43%,而该方法的测量误差为0.76%;在色散补偿过程中,随着色散匹配点的靠近,半高宽方法的灵敏度由92.105 3fs2减小到1.344 7×103 fs2,而新方法的灵敏度则保持165.789 5fs2,表明本文提出的色散补偿法具有较高的色散补偿准确度和灵敏度.实验表明,色散补偿后的系统分辨率接近理论值;在补偿系统色散的同时,还可以根据测量所得色散值的符号来判定光栅的移动方向,从而更容易地完成补偿工作.

基于图像频谱能量集中度的频域光学相干层析术数值色散补偿

分析阐述了频域光学相干层析术(SDOCT)系统参考臂和样品臂之间的色散不匹配对所获取的图像的频谱能量分布的影响。提出了一种基于图像频谱能量集中度的SDOCT系统数值色散补偿方法。当图像频谱低频区域内的能量百分比最小时,表明系统色散匹配。实验中选取平面反射镜作为样品,验证了用该方法来衡量系统色散匹配的效果与传统的利用半峰全宽(FWHM)法来评定色散补偿的结果一致。最后获取了人体手指的在体光学断层图像,并用该方法进行了色散不匹配补偿。实验结果显示该方法能够有效地对系统色散进行补偿,从而提高了图像的分辨率。

正弦相位调制的频域光学相干层析成像

提出一种基于正弦相位调制的频域光学相干层析成像,利用正弦相位调制干涉术探测复频域干涉条纹的实部和虚部,重建复频域干涉条纹。对该复频域干涉条纹作逆傅里叶变换后,消除了频域光学相干层析成像中存在的复共轭镜像以及直流背景和自相干噪声。对玻璃片样品进行了层析成像实验。实验结果表明,采用正弦相位调制的频域光学相干层析成像,将可利用的成像深度范围扩大到原来的2倍,实现了全深度探测的频域光学相干层析成像。

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。

基于非均匀快速傅里叶变换的干涉合成孔径显微算法

在频域光学相干层析(SDOCT)系统中,样品仅在焦深范围内有高横向分辨率,在焦外分辨率降低。干涉合成孔径显微术(ISAM)是一种三维图像重构算法,可以改善离焦区的图像模糊状况,达到在所有成像深度中都可以获得焦平面处横向分辨率的效果,同时可以解决SDOCT中系统的横向分辨率和成像深度之间的矛盾。介绍了ISAM重构算法的原理和适用的范围,对比分析了传统SDOCT成像算法和经过ISAM重构算法处理的成像图像结果。将非均匀快速傅里叶变换引入ISAM算法,实验结果表明该方法极大地节省了运算时间,提升了实时成像高分辨率SDOCT系统的性能。

非破坏性玻璃亚表面缺陷定量检测新方法

提出了一种基于频域光学相干层析成像(SDOCT)技术的非破坏性玻璃亚表面缺陷(SSDs)定量检测新方法,描述了所搭建SDOCT系统的成像原理和特性,给出了所重建的玻璃SSDs二维和三维图像。利用所获得的图像,可以定量获得玻璃SSDs的深度、尺寸和形状。该研究结果对光学零件的加工和应用具有重要意义。