液晶自适应光学视网膜校正成像技术研究

为了实现对人眼视网膜的高分辨率成像，解决偏振能量损失、成像视场小和普适性差等问题，对液晶自适应光学技术及其在人眼视网膜成像中的应用进行了研究。通过开环光路的设计方案，避免了闭环液晶自适应系统的偏振光能量损失；在光路中加入可变视场光阑，利用小视场照明进行波前探测、大视场照明进行像差校正和成像的方法扩大了成像视场；使用脉冲光照明的方案减小曝光量；通过偏振光照明提高能量利用率、等效无穷远视标配合补偿镜以及改进后的视标提高盯视稳定性等一系列方法，提高系统普适性。校正后成像的清晰度和对比度获得了明显提高；高分辨率眼底成像视场直径从200μm扩大到500μm；曝光量减小到原来的1/2～1/3；对前期难以获得清晰成像的样本，取得了效果良好的视网膜视觉细胞自适应图像。

多级声光衍射相互作用长度的实验研究

实验研究了多级声光衍射条件下的最佳声光相互作用长度与声波和光波之间的定量关系。测量结果表明最佳声光相互作用长度与声频紧密相关而几乎与入射光波长及强度无关。实验结果发现当声频低时,相互作用长度短,声频在9 MHz左右,相互作用长度约为8 mm,当声频降低为6 MHz左右时,相互作用长度约为4 mm。设计了以纯水为介质的声光Q开关器件,在超声频率9 MHz,声功率3.4 W的条件下实现了约98%的总衍射效率。

高频采样下人眼波像差特性研究

为提高自适应光学人眼波像差校正和视网膜成像效果,研究了人眼动态波像差的特性。利用采样频率为300Hz、曝光时间为3ms的哈特曼传感器,搭建波像差探测系统。误差分析和模拟人眼实验表明,该系统对动态波像差的测量误差均方根(RMS)均值仅为0.01λ。人眼波像差探测结果表明,人眼存在150Hz以上的波像差,可能对自适应波像差校正造成影响。这种影响可通过延长探测和成像曝光时间的方法来抑制。为了达到衍射极限,对于稳定盯视状态下的人眼,3ms探测曝光、探测校正周期不超过45ms的自适应系统,其校正残差均方根在λ/14以下;当曝光时间增加到6ms时,该周期可放宽至62ms。研究了倾斜像差的波动对成像的影响,确定了高分辨率人眼眼底成像中,成像曝光时间最长不能超过9ms。上述结果表明,将自适应光学视网膜成像的探测曝光与成像曝光时间均定在6ms左右,可获得更好的校正和成像效果。