超短脉冲激光相干层析成像技术的理论分析与实验

基于光学弱相干反射测量而发展出来的光学相干层析(Optical Coherence Tomography,简称OCT)技术是一种新型成像技术,由于它在生物医学领域的诊断或疗效监测等方面巨大的应用潜力, 近年来发展极为迅速.与其它医学中常用的光学、光谱测量方法及诸多成像方法相比, OCT由于其高时空分辨和在体测量的特点, 将成为继X射线CT、核磁共振成像(MRI)之后, 又一新的重要诊断手段.将超短脉冲飞秒激光器作为光源的光纤化光学相干层析技术, 利用光源光强高、单脉冲能量低的特点, 有利于避免测量对活体组织的损伤,同时又能快速成像, 获得高空间分辨和大的探测深度.考虑材料色散对光脉冲信号的展宽,由于色散,当脉冲通过一定长度的光纤时, 脉冲将在时域上变宽.显然, 如果有大量的脉冲在光纤的入射孔径处,当光脉冲到达光纤的输出端时,脉冲会变宽,也许会重叠起来而影响光的相干性.本文通过严格的数学推导,得到了系统的相干长度公式表达式,此式与连续光源得到的相干长度公式是一样的;另外,脉冲通过一定长度的光纤时, 时间脉冲将变宽,但光脉冲的频谱分布并未发生改变,脉冲时域上的展宽不影响光源的相干长度.在此基础上,利用我们研制的半导体泵浦超快飞秒掺钛蓝宝石激光器光源的OCT光纤实验系统,对动物组织样品进行了层析成像,得到了样品表层的OCT层析结构图像.(OC4)