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超快激光器

飛秒激光在OCT中的應(yīng)用

激光制造網(wǎng)通訊員 來源:廣東星之球2011-07-14 我要評論(0 )   

光學相干層析技術(shù) ( Optical Coherence Tomography, 簡稱 OCT ) 以低相干 測量為原理,是一種新型成像技術(shù), 可進行活體組織顯微鏡結(jié)構(gòu)的非接觸式、非侵入性斷層成像。 ...

    光學相干層析技術(shù)( Optical Coherence Tomography, 簡稱OCT )以低相干

    測量為原理,是一種新型成像技術(shù),可進行活體組織顯微鏡結(jié)構(gòu)的非接觸式、非侵入性斷層成像。OCT是超聲的光學模擬品,而縱向分辨力更高,又不象X 射線和射頻電磁場一樣對生物體產(chǎn)生不良影響。因此OCT 特別適用于那些具有高散射,非透明性質(zhì)的樣品,而生物體就是這樣的樣品。

目前OCT越來越多的被應(yīng)用到生物體組織的診斷,特別是眼科以及皮下組織的病變診斷。其穿透深度幾乎不受眼透明屈光介質(zhì)的限制,可觀察眼前節(jié),又能顯示眼后節(jié)的形態(tài)結(jié)構(gòu),在眼內(nèi)疾病尤其是視網(wǎng)膜疾病的診斷,隨訪觀察及治療效果評價等方面具有良好的應(yīng)用前景。

    1OCT影象和超聲波檢測結(jié)果進行對比,很顯然,OCT的分辨率更高,影象更清晰。

 

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OCT的基本原理如圖2所示,基本功能部分為2Х2WDM,將檢測光和參考光都輸入光纖,并在光纖耦合器中分成2部 分,一部分進入?yún)⒖急?,一部分進入采樣臂。當參考臂上反射回來的光和采樣臂上反射回來的光進行干涉的時候,在干涉臂探測器上將獲得最強信號。然后對不同空 間點的采樣,就可以獲得不同空間的信息。經(jīng)過濾波,數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理,將該信息轉(zhuǎn)換成可視頻顯示的圖象。因此,光是信號載波,光信號和最終的獲得的信息是相 關(guān)聯(lián)的,光源的選擇對OCT的性能有重大影響。

 

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對于OCT的光源選擇,有兩點值得注意:

第一,人體細胞對850nm以下的光,有較強的散射,而細胞中的水份對1500nm以上的光,吸收率又較高,這兩點都對OCT的應(yīng)用極其不利,因此,通常OCT的光源都要求波長在850-1600nm之間。圖3分別顯示了850nm1300nm下的喉部軟骨組織OCT影像。1300nm下的圖象明顯更清晰。#p#分頁標題#e#

 

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第二,OCT的縱向掃描分辨率由光源的相干長度 / 決定。

因此,為了得到更高的分辨率,就必須選用寬光譜光源,例如以前常用的超輻射發(fā)光二極管(SLD)和目前比較熱門的飛秒激光泵浦的超連續(xù)譜。

     超輻射發(fā)光二極管,譜寬通常為40nm,最多可達到100nm。 而隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展以及光子晶體光纖的出現(xiàn),現(xiàn)在可以使用飛秒激光泵浦的超連續(xù)光譜,譜寬可以達到幾百納米。光子晶體光纖的出現(xiàn),將給光信息技術(shù)領(lǐng) 域帶來一場革命性的變化。在光子晶體光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生過程中,飛秒激光器擁有比皮秒、納秒激光器更強烈的色散效應(yīng)以及非線性效應(yīng),因此能夠獲得更大譜 寬。比如:德國menlosystems公司利用其飛秒光纖激光器作為泵源,就產(chǎn)生了約400nm的超連續(xù)譜。

我們以Menlosystems公司摻Yb光纖激光器(中心波長1030nm)很為例,在鎖模狀態(tài)下,擁有56nm的寬光譜(FWHM)和58fs的脈沖寬度。這使其將獲得更強的色散和非線性效應(yīng),從而通過非線性光纖能夠獲得更大的光譜展寬。

 

 

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當然,除了光源對OCT基 本功能的影響外,改變參考臂光程的掃描延遲線對整個設(shè)備的性能也有影響。通常采用的延遲線有振鏡式,旋轉(zhuǎn)鏡對和電機平動式等。各有其優(yōu)缺點:振鏡式的掃描 范圍小,非線性,但是速度快;旋轉(zhuǎn)鏡對的掃描范圍大,但是非線性;電機平動式的掃描線性度好,掃描范圍大,但是速度較慢。

綜上所述,OCT將半導(dǎo)體激光、超快光學技術(shù),超靈敏探測、電子學、計算機控制和圖像處理技術(shù)結(jié)合在同一系統(tǒng)之中,相對于傳統(tǒng)檢測手段來說,擁有分辨率高,對樣品無傷害,可獲得樣品的實時測量結(jié)果等特點。隨著超快激光和非線性光纖技術(shù)的飛速發(fā)展,我們有理由相信,OCT成像技術(shù)的發(fā)展將更令人期待。

 

 

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