傅里叶域锁模扫频光相干层析系统仿真

建立了基于傅里叶域锁模(FDML)扫频光相干层析(OCT)系统的数值模型,通过对FDML光源中的组件进行建模,利用分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程,研究了滤波器带宽对光源强度噪声与相位噪声的影响。在此基础上对OCT成像过程中的信号进行了数值仿真,研究了光源噪声和成像系统中的色散失配对点扩散函数及其滚降特性的影响,获得了扫频光源中元件特性与OCT系统性能的直接关系。     

眼前节光学相干层析系统的设计及实验研究

基于低相干干涉原理及迈克尔逊干涉仪的光学相干层析(OCT)技术,利用中心波长为1310nm的宽带低相干光源(SLED)及傅里叶域快速扫描光学延迟线(RSOD),设计和研制了眼前节OCT系统和探头。系统成像深度大于9mm。对其扫描模式进行分析,矫正所获得的眼前节OCT图像。     

鼠眼睛前段光学相干层析成像

设计了中心波长为830nm的光学相干层析(OCT)系统,系统采用傅里叶域光学延迟线,成像深度为3mm。实验结果表明:系统纵向分辨率为16μm,横向分辨率约为18μm。利用该系统分别获得了晶状体混浊和正常老鼠眼睛前端的OCT图像。     

浴帘效应的模型发展及应用扩展（特邀）

散斑（自）相关和波前调制等成像技术是克服非均匀介质散射影响的高效并重要的光学成像手段。而该类技术依赖于光学记忆效应,因此视场有限且动态介质会退化其成像质量。浴帘效应是一种常见且不受散射介质动态变化和视场限制的效应。近年来,随着多种计算成像技术的发展,浴帘效应也被融合到其他克服散射的成像恢复技术中并应用于不同散射成像场合,已经展现出相较传统散射成像技术的独特优势。文中概括浴帘效应的物理模型演变,从调制传递函数出发,综述光学厚度、孔径大小等因素对浴帘效应的影响,介绍浴帘效应和傅里叶域浴帘效应在散射成像领域的应用。讨论傅里叶域浴帘效应与其他基于相位迭代算法成像技术的区别与联系,展望其与其他计算成像技术结合的可能。     

基于光场幅度动态变化的OCT功能成像原理和应用（特邀）

光学相干层析成像（OCT）能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生,如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中,基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势,已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外,应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等,已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用,分析了所面临的技术挑战,并展望了未来发展方向。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干成像系统

搭建完成了基于单偏振半导体光放大器扫频光源的光相干成像系统,此系统可以实现高速光相干层析成像与光相干显微成像。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器作为放大单元,该光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点,使得光源仅使用一个放大器即可获得合适的增益谱宽与输出功率,并可采用傅里叶域锁模技术大幅提高其扫频速率。采用傅里叶域锁模技术时,扫频光源输出功率达到32 mW左右,有效扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1326nm,光谱宽度为115nm。利用系统进行高速光相干层析成像时,横向分辨率为9μm,纵向分辨率为12.9μm左右,灵敏度为105dB。利用系统进行光相干显微成像时,可以清楚地看到洋葱内表皮细胞的结构。     

光学相干层析显微内窥成像技术研究进展（特邀）

光学相干层析成像（OCT）是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术,广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术,除了具有OCT的一般成像优点外,还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点,尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展,光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步,应用场景也得到不断扩展。具体地：光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT,成像速度和分辨率获得显著提升;光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段,目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展;光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状,重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用,最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。     

快速扫频光源及其在光学频域成像中的应用

基于快速扫频光源的光学频域成像技术足新一代光学相干层析成像(OCT)技术,相比传统时域OCT技术,具有成像速度快、灵敏度高等优势,是OCT领域乃至生物医学光学成像领域最活跃的研究热点之一.综述了快速扫频光源的研究现状与最新进展,介绍了基于快速扫频光源的光学频域成像技术与应用,并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的趋势进行了探讨.     

应用于珍珠检测的光学相干层析技术

珍珠质的内部微观分辨和测量是珍珠产业发展和学术研究的核心难题.光学相干层析(OCT)高清晰深度分辨技术通过探测珍珠质的光学反射散射特性,提供了研究其结构形态和分布规律的新途径.阐述了对珍珠质进行成像扫描的原理和实验装置,以光纤迈克尔逊干涉仪为主体,利用中心波长1310 nm的宽带光源和傅里叶域光学延迟线实现了扫描速度1 frame/s,纵向分辨率15μm,成像深度3 mm的光学相干层析成像系统.实验结果验证了光学相干层析检测方法适用于珍珠质的定量检测和定性分辨的可行性,初步的报道包括珍珠质层和珠核贝壳层的分辨鉴别,珍珠质层平均测量误差在20μm以内,珍珠质内部各种反常生长分布信息也清晰可见.     

倍频傅里叶域模式锁定扫频激光源

搭建完成了基于单偏振助推光学放大器的傅里叶域模式锁定扫频激光源,并在此基础上实现了倍频傅里叶域模式锁定扫频激光源,将光源的成像速度提高了一倍。该倍频激光源输出功率达到2mW左右,扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1 315nm,光谱宽度为107nm。利用该光源进行相干层析成像实验时,系统的A-Scan速率为90kHz,纵向分辨率为12.9μm左右,相干长度为0.9mm左右,灵敏度为105dB。     

基于LED照明的线扫描频域OCT成像系统设计

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)由于其非接触、无损伤、高分辨率等优点,在医学、生物学、材料学等领域有着广泛的应用,开发基于低成本光源照明且快速成像的OCT系统已经成为OCT技术发展的一个重要趋势.论文研究了一种基于LED照明的频域线扫描OCT成像系统,给出了系统的...     

一种基于SOA级联的扫频光源实验研究

针对现有光学相干层析成像(OCT)中所用扫频激光光源能量较低这一技术瓶颈,研究了一种基于SOA级联的傅里叶域锁模(FDML)扫频光源,利用中心波长为1 310nm的半导体光放大器(SOA)搭建了双环形腔扫频光源。对系统中两只SOA的输出特性和基于SOA级联的双环扫频光源的光谱输出特性进行了研究。结果表明,在SOA工作电流为280mA下,该扫频光源光功率达28mW,扫频速度达81.3kHz,扫频范围超过90nm,瞬时线宽小于0.03nm。     

基于透射式RSOD的平衡探测型OCT系统

报道了一种适用于平衡探测型光学相干层析(OCT)成像系统的透射式快速扫描光学延迟线(RSOD).该透射式RSOD主要由反射型闪耀光栅、傅里叶透镜、快速扫描振镜、直角棱镜和反射镜组成.具备了反射式RSOD同样的相位调制、轴向扫描、调节色散功能.实验表明,基于透射式RSOD构建的平衡探测型OCT系统,与基于反射式RSOD的非平衡探测型OCT系统相比,图像质量明显提高.     

基于OCT高精度定量的视网膜光生理功能成像技术

视网膜光生理是视网膜在受到光刺激后产生的一系列生理反应，在一定程度上可以客观反映视网膜的功能。其中，视网膜光图技术（ORG）是一种新近发展起来的、可以精确量化视网膜光生理响应的功能成像技术，它通过光学相干层析成像（OCT）配合可见光刺激，结合峰值检测与散射强度分析，精确测量视网膜在受到光刺激后产生的形态和光学特性变化，而通过与自适应光学技术及相位分析技术相结合，可以达到微米级的横向分辨力、纳米级的轴向空间分辨力和毫秒级的时间分辨力，能够实现对视网膜单细胞级别的光生理功能成像。在硬件上，ORG只需要在OCT系统上增加一个光刺激单元，尽管目前尚处于技术开发与信号机理探索阶段，但在未来形成一系列的标准后，有望在眼科基础研究与临床诊断中获得广泛的应用。系统回溯了采用OCT进行视网膜光生理功能成像的历史，总结了ORG的最新进展，并讨论了未来ORG的几个潜在发展方向。     

光学相干层析成像技术

综述了光学相干层析成像(OCT)技术的基本原理及其发展状况,以及OCT成像的机理分析,并讨论了散斑现象对OCT成像的影响和减弱方法.     

光学相干层析成像技术在器官疾病诊断上的应用

在现代医学中,核扫描、正电子发射断层扫描( Positron Emission Tomography, PET) 和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技术已被广泛应用于提供组织形态和功能信息。但是这些技术在分辨率或成像深度上各有缺点,而一种基于低相干干涉原理的新型光学检测技术则可以同时实现高分辨率和大深度成像,该技术称为光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)。OCT技术是一种将高纵向分辨率和高横向分辨率结合的非接触、非侵入、无损伤影像技术,可以实现与活体组织病理学观察相同的作用。OCT采用低能量的近红外光源作为探测光,并结合显微镜头、手持式探头或内窥镜等非损伤方式进行常规检测,不会对生物组织造成损伤。同时OCT结合发展迅速的图像采集分析处理技术,可实现实时三维成像,从中提取对诊断有用的信息进行定量分析,为医生的诊断提供便利。该综述重点介绍经典OCT成像技术及其相关医疗应用技术,如SD-OCT、SS-OCT、aOCT、PS-OCT和D-OCT,在呼吸系统、口腔、脑组织和肾脏等其他主要器官疾病检测中的应用。     

自适应光学相干层析在视网膜高分辨成像中的应用

视网膜光学相干层析（OCT）技术利用外部低相干光源照射人眼眼底,并将人眼眼底散射信号进行干涉成像,获得人眼视网膜的断层图像信息,以实现人眼视网膜无创、实时、在体的光学活检。传统光学相干层析在视网膜成像时的轴向分辨率可达3 μm以上,但由于人眼个体差异和不可避免的像差限制了视网膜OCT的横向分辨率,只能达到约15~20 μm。而自适应光学作为一项波前校正的先进技术,可以校正OCT色差以及人眼有限视场和眼球运动导致的像差,将OCT横向分辨率提高到低于2 μm,以实现视网膜细胞及微细血管近衍射极限成像,及时发现患者眼底存在的早期病变。在介绍自适应光学和视网膜光学相干层析的技术特点基础上,对自适应光学在视网膜光学相干层析成像应用的国内外发展现状进行了论述,总结了自适应光学OCT视网膜高分辨成像在宽带光源色差校正、眼球运动伪影减少、自适应光学视场扩大和波前传感与校正系统简化的关键技术和未来发展趋势,以实现大视场、高效率、高灵敏度、高分辨率的高速人眼视网膜成像,为未来自适应光学OCT视网膜成像技术的研究和应用提供参考和借鉴。     

光学相干层析技术在血管流场检测方面的研究进展

光学相干层析技术(OCT)能对生物样品进行高分辨、无损的结构成像。通过分析信号中相位或强度的变化,可将成像样品中的运动组织和静态组织区分开,进而提取样品的流场信息;总结了多种血管中血流形态信息的测量方法。OCT不需要注入其他辅助试剂即可对皮肤或眼睛的血管部位成像,逐渐成为临床上血管微循环测量的有力手段。对傅里叶OCT(FD-OCT)中基于强度或相位原理的血管检测和流场测量的6种典型方法进行综述,包括相位多普勒分辨、相位多普勒方差、基于强度的相位多普勒方差、散斑方差、分频幅去相干血管造影和光学微血管造影。在解决相位稳定、流速测量、信噪比、实时性等问题上,每种方法都有各自的优缺点。通过进一步理解成像原理,介绍了一系列的优化造影方法。最后,对这些技术的发展和应用进行了展望。     

光学相干层析功能成像及脑中风研究进展

基于光学相干层析成像(OCT)的功能成像技术得以不断发展。光学相干血流造影(OCTA)技术将血红细胞与周围组织的相对运动作为内源性的血流标记特征,通过分析OCT中空间散射信号的动态光学散射特性,提取血流运动信息。OCTA技术通过在三维空间区分动态血流区域及其周围静态组织,实现了在体、无标记、三维高分辨率的血流运动造影。光学衰减系数(OAC)算法通过分析OCT中空间散射信号随深度的衰减特性,评估组织损伤程度,准确揭示组织活性。OCTA技术和OAC算法使得对脑中风过程的在体、无标记、三维高分辨率的长期监测成为可能,包括缺血及血流再灌注过程、组织损伤及其恢复程度的实时评估。针对OCTA技术和OAC算法的发展进行了系统性回顾,并介绍了相关脑中风研究的进展,上述OCT技术在生物医学领域具有重要的应用价值。     

傅里叶单像素成像技术与应用

非可见光成像是光学成像领域中的难题之一。单像素成像作为一种新型的计算成像技术,利用空间光调制技术,可实现只使用一个无空间分辨能力的单像素探测器获取物体的空间信息。因此单像素成像是解决传统成像在非可见光波段成像难题的潜在解决方案之一。近年,傅里叶单像素成像技术被证明是一种可以兼得高成像质量和高成像效率的单像素成像技术。自2015年被提出至今,傅里叶单像素成像已经从二维成像推广到三维成像、从灰度成像推广到彩色成像、从静态成像推广到动态成像、从单模态成像推广到多模态成像、从宏观成像推广到显微成像,发展出一系列的成像技术。对傅里叶单像素成像技术的基本原理、与之相关的成像技术和应用进行了综述,并讨论了现存的一些关键问题以及今后可能的研究方向。