飞秒激光作为OCT光源的优势

来源: 网络
时间: 2019-01-16

导读: OCT将半导体激光、超快光学技术,超灵敏探测、电子学、计算机控制和图像处理技术结合在同一系统之中,相对于传统检测手段来说,拥有分辨率高,对样品无伤害,可获得样品的实时测量结果等特点。

  光学相干层析技术( Optical Coherence Tomography, 简称OCT )以低相干测量为原理,是一种新型成像技术,可进行活体组织显微镜结构的非接触式、非侵入性断层成像。OCT是超声的光学模拟品,而纵向分辨力更高,又不象X 射线和射频电磁场一样对生物体产生不良影响。因此OCT 特别适用于那些具有高散射,非透明性质的样品,而生物体就是这样的样品。
    目前OCT越来越多的被应用到生物体组织的诊断,特别是眼科以及皮下组织的病变诊断。其穿透深度几乎不受眼透明屈光介质的限制,可观察眼前节,又能显示眼后节的形态结构,在眼内疾病尤其是视网膜疾病的诊断,随访观察及治疗效果评价等方面具有良好的应用前景。
    图1为OCT影象和超声波检测结果进行对比,很显然,OCT的分辨率更高,影象更清晰。

飞秒激光作为OCT光源的优势

OCT的基本原理如图2所示,基本功能部分为2Х2的WDM,将检测光和参考光都输入光纤,并在光纤耦合器中分成2部分,一部分进入参考臂,一部分进入采样臂。当参考臂上反射回来的光和采样臂上反射回来的光进行干涉的时候,在干涉臂探测器上将获得最强信号。然后对不同空间点的采样,就可以获得不同空间的信息。经过滤波,数模转换等处理,将该信息转换成可视频显示的图象。因此,光是信号载波,光信号和最终的获得的信息是相关联的,光源的选择对OCT的性能有重大影响。

飞秒激光作为OCT光源的优势

对于OCT的光源选择,有两点值得注意:
   第一,人体细胞对850nm以下的光,有较强的散射,而细胞中的水份对1500nm以上的光,吸收率又较高,这两点都对OCT的应用极其不利,因此,通常OCT的光源都要求波长在850-1600nm之间。图3分别显示了850nm和1300nm下的喉部软骨组织OCT影像。1300nm下的图象明显更清晰。

飞秒激光作为OCT光源的优势

第二,OCT的纵向扫描分辨率由光源的相干长度决定

 飞秒激光作为OCT光源的优势

   因此,为了得到更高的分辨率,就必须选用宽光谱光源,例如以前常用的超辐射发光二极管(SLD)和目前比较热门的飞秒激光泵浦的超连续谱。
     超辐射发光二极管,谱宽通常为40nm,最多可达到100nm。而随着超快激光技术的发展以及光子晶体光纤的出现,现在可以使用飞秒激光泵浦的超连续光谱,谱宽可以达到几百纳米。光子晶体光纤的出现,将给光信息技术领域带来一场革命性的变化。在光子晶体光纤的超连续谱产生过程中,飞秒激光器拥有比皮秒、纳秒激光器更强烈的色散效应以及非线性效应,因此能够获得更大谱宽。比如:德国menlosystems公司利用其飞秒光纤激光器作为泵源,就产生了约400nm的超连续谱。
    我们以Menlosystems公司掺Yb光纤激光器(中心波长1030nm)很为例,在锁模状态下,拥有56nm的宽光谱(FWHM)和58fs的脉冲宽度。这使其将获得更强的色散和非线性效应,从而通过非线性光纤能够获得更大的光谱展宽。

飞秒激光作为OCT光源的优势


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