[发明专利]一种频域光学相干层析装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹相干层析成像技术领域，更具体地，涉及一种 频域光学相干层析装置与方法。

背景技术

光学相干层析成像技术(OpticalCoherenceTomography,OCT) 作为一种全新的光学断层成像技术，其使用的光源波长较长，以其无 辐射、非侵入、高分辨及高探测灵敏度等特点，在临床医学领域广泛 应用。

传统的OCT技术为时域OCT，其特点是需要参考臂的深度扫描， 对应样品的不同深度。深度扫描限制了时域OCT的采集速度，影响 了其更广泛的应用。

而最近兴起的频域OCT技术使用面阵CCD进行数据采集，通过采 集干涉光谱并傅立叶变换得到样品内部一个深度方向的全部信息，不 过目前市场上响应频段在太赫兹波段的面阵CCD数量少，价格高，制 约了该系统的进一步发展。

发明内容

针对现有技术中成像速度慢、成本高的缺陷，本发明的目的旨在 解决以上技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种频域光学相干层析装置，所 述装置包括产生THz的高稳定性中压汞灯、分束器、用于横向扫描的 电控二维平移台、用于放置样品的载物台、参考反射镜、衍射光栅、 电控一维平移台、探测器；

所述汞灯的出射光经分束器分别通过样品臂和参考臂，经过干涉 再通过所述衍射光栅后被所述探测器所接收；

所述样品臂包括用于所述横向扫描的电控二维平移台和所述用 于放置样品的载物台，用于将光入射到所述样品内部并反射回来；

所述参考臂包括所述参考反射镜，用于将光进行反射并与通过所 述样品臂的光进行干涉；

所述探测器位于所述电控一维平台上。

优选地，所述装置还包括对所述探测器输出的探测信号进行放大 处理的锁相放大器；记录所述锁相放大器输出信号的电脑；以及控制 所述电控二维平移台以及所述电控一维平移台的控制器。

优选地，所述装置还包括孔径光阑，所述孔径光阑在光路上位于 所述分束器之前，用于控制光斑尺寸大小并且增加干涉对比度；

优选地，分束器是由在Mylar薄膜上制作的金属光栅构成的，其 透射反射比为4:1；

为实现上述目的，本发明提供了一种频域光学相干层析方法，其 特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)初始化电控二维平移台到横向扫描初始点，初始化电控一 维平移台使其沿衍射光斑进行横向扫描；

(2)所述汞灯输出的THz波入射到分束器上，分为参考光和样 品光，所述参考光经所述参考反射器反射回来，所述样品光经入射到 所述样品内部反射回来，并汇聚到分束器上的同一点；

(3)所述参考光和所述样品光干涉后，经过所述衍射光栅被探 测器接收。

优选地，所述方法还包括步骤(4)所述探测器将光信号转换为 电信号，再由锁相放大器放大处理并被电脑收集；

优选地，所述方法还包括步骤(5)对所述电脑采集的数据进行 相关数据处理完成三维重构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比， 能够取得以下有益效果：

(1)本结构与传统的时域光学相干层析技术相比，由于不需要 参考镜的纵向扫描，大大加快了成像速度。用点阵CCD扫描的方式取 代面阵CCD，降低了系统装置的成本。而且本结构采用宽谱汞灯作为 光源，纵向成像分辨率可以达到100μm。

附图说明

图1是频域光学相干层析系统示意图；

图2是汞灯输出光谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供频域光学相干层析系 统与方法，利用宽频太赫兹的弱相干原理，可以实现对待测样品的高 精度三维图像重构。与此同时，由于频域OCT系统无需移动参考镜进 行轴向扫描，可以一次得到所有深度数据，所以加快了成像速度。实 验结果表明，太赫兹相干层析成像技术的纵向分辨率小于100μm。该 技术在高精度太赫兹无损探测领域具有很好的应用前景，为太赫兹无 损探测领域提供了一种全新的实验方法。