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解读光学相干层析(OCT)成像技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography，简称 OCT)是 20 世纪 90 年代初发展起来的低损、高分辨、非侵入式的医学、成像技术。它的原理类似于超声成像，不同之处是它利用的是光，而不是声音。光学相干层析技术它利用弱相干光干涉仪的基本原理，检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号，通过扫描，可得到生物组织二维或三维结构图像。相比其它一些成像技术，例如超声成像、核磁共振成像(MRI)、X-射线计算机断层(CT)等，OCT 技术具备与之相比较高的分辨率(几微米级)，同时，与共聚焦显微(、多光子显微技术等超高分辨技术相比，OCT 技术又具有与之相比较大的层析能力。可以说 OCT 技术填补了这两类成像技术之间的空白。光学相干层析成像的结构及基本原理光学相干层析成像基于干涉仪原理，利用近红外弱相干光照射到待测组织，依据光的相干性产生干涉，采用超外差探测技术，测量反射回来的光强，用于组织浅表层成像。OCT 系统是由低相干光源、光纤迈克尔逊干涉仪和光电探测系统等构成。OCT的核心是光纤迈克尔逊干涉仪。低相干光源超辐射发光二极管(Superluminescence Diode，SLD)发出的光耦合进入单模光纤，被2×2光纤耦合器均分为两路，一路是经透镜准直并从平面反射镜返回的参考光;另一路是经透镜聚焦到被测样品的采样光束。由反射镜返回的参考光与被测样品的后向散射光在探测器上汇合，当两者之间的光程差在光源相干长度之内时则发生干涉，探测器输出信号反映介质的后向散射强度。扫描反射镜并记录其空间位置，使参考光与来自介质内不同深度的后向散射光发生干涉。根据反射镜位置和相应的干涉信号强度即町获得样品不同深度(z方向)的测量数据.再结合采样光束在x-y平面内的扫描，所得结果经计算机处理，可获得样品的三维结构信息。OCT成像技术的发展随着超声波检查在眼科领域的广泛应用，人们希望发展一种更高分辨率的检测手段。超声生物显微镜(UBM)的出现在一定程度上满足了这一要求，它通过使用更高频率的声波，可以对眼前段进行高分辨率的成像。但是由于高频率声波在生物组织内迅速衰减，它在的探测深度受到一定的限制。如果用光波代替声波，其缺陷是否可以得到补偿呢?1987年，Takada等研究出光学的低相干干涉测量法，它是在纤维光学和光电组件的支持下发展成为进行高...

2022 - 03 - 28
拉曼光谱技术在爆炸物检测领域的应用

目前，随着各种恐怖事件的不断发生，安全保卫工作越来越受到重视，爆炸物品种繁多、隐藏手段多样，检测工作非常困难，因此及时有效的将经过伪装、隐藏在行李中的爆炸物检测出来，已经成为国际上一项紧迫而艰巨的任务。常见的爆炸物检测方法有：离子迁移光谱技术、紫外荧光技术、质谱分析技术、核磁共振技术、中子技术、X射线成像技术、γ射线成像技术等，但每种检测方法都有一些优缺点。拉曼光谱可实现爆炸物的远程、高灵敏度、无损伤、微痕量的检测，在爆炸物领域有巨大的应用市场。本文将拉曼光谱技术应用到爆炸物检测领域，重点分析了显微激光共聚焦拉曼光谱技术、表面增强拉曼光谱技术、便携式拉曼光谱技术在爆炸物检测分析领域的应用。1、拉曼光谱技术拉曼散射效应是一种由分子和晶格振动导致的非弹性散射，1928年，印度物理学家拉曼首次发现散射光频率改变现象，因而称为拉曼散射。拉曼光谱技术分为以下几种：傅里叶变换拉曼光谱技术、激光共焦显微拉曼光谱技术、激光共振拉曼光谱技术、高温拉曼光谱技术、表面増强拉曼光谱技术和便携式拉曼光谱技术等等。每种拉曼光谱在其应用领域均有其独特优势，其中，共焦显微拉曼光谱技术可以实现样品微区的剖层分析；空间偏移拉曼光谱技术能够有效抑制包装材料的拉曼干扰，实现了对透明或半透明介质内不同深度样品分析；表面增强拉曼光谱技术可以实现爆炸物的痕量检测；便携式拉曼光谱仪能够现场在线监测，具有快速、便捷、准确率高、高度安全性等优势。2、激光显微共聚焦拉曼光谱技术激光显微共焦拉曼光谱技术（Confocal Raman microscopy）是将拉曼光谱与显微分析结合起来的一种分析技术，在光路中采用共焦模块消除样品离焦区域的杂散光干扰，确保只收集采样焦点薄层微区信号。激光共焦显微拉曼光谱仪是目前实验室中最常见的拉曼仪器，一般配置显微镜共聚焦成像系统，方便用户观测物体的微观形貌，体积较大，适用于高精度测量。北京卓立汉光仪器有限公司自主研发的Finder Vista激光显微共聚焦拉曼光谱仪就是依据共焦原理自主开发设计的。通过调节激光聚焦深度，可以实现对样品表面、及内部的物质分析。激光配置高倍光学显微镜，不仅可以直观获得爆炸物的微观二维形貌，还可以将激光光斑直径聚焦到微米量级，排除周围杂质的干扰，获得微区精确分析。科研级深制冷CCD探测器的使用，保证了光谱的高灵敏度、高分辨率，确保不错过任何一个光谱信息。2009...

2019 - 01 - 21
应用领域不断扩展光纤激光器市场前景广阔

新兴光纤激光技术市场有望在传感和医疗领域取得重大进展，而激光焊接和3D打印技术的创新意味着材料加工仍然是中期主要的市场焦点。市场调查公司IDTechEx表示：“光纤激光器是结构紧凑、高效节能的激光系统，为精度要求很高的应用提供最佳光束质量。由于该技术基于光纤，因此不具备自由空间光学器件和机械部件，可提供出色的系统稳定性和较长的产品寿命。通过光纤将激光辐射引导至应用点，可确保人体安全操作，并简化与机器的集成过程。”因此，在各种行业中，用光纤激光器取代传统的激光或非激光技术可以最大限度地提高处理速度和精度，同时还能最大限度地降低运营成本。下面图表显示了一些可以从采用光纤激光器技术受益的终端行业。在光纤激光器内部，稀土金属掺杂剂可用作增益介质，并确定输出波长：1μm、1.5μm和2μm是为材料加工、传感和医疗保健中的光纤激光应用优化的常见红外波段。此外，中红外超连续谱（宽带）激光源和可见光倍频激光源也可分别用于传感和医疗保健领域的专业应用。IDTechEx指出：“光纤激光器可以很容易实现数千瓦的平均输出功率，或者根据系统架构作为超快脉冲能源发挥功能。”可寻址市场材料加工：持续进步与创新使得光纤激光器在激光材料加工市场占有很大的份额。但是，由美国IPG Photonics等主要供应商主导的持续技术创新使光纤激光器能够进一步取代其他非激光技术。市场调查公司IDTechEx表示表示，光纤激光焊接和3D打印技术的进步对于汽车和航空航天制造业的轻量化非常重要。感测光纤激光器在传感中的商业应用通常局限于用于地面测绘、测距和风速感测等高精度激光雷达（LiDAR）技术应用。此外，预计新兴光纤激光技术将在未来十年内对气体传感和结构健康监测产生重大影响。

2019 - 01 - 21
激光光源为何成为未来方向

如今，越来越多的家电厂商开始向激光电视产品战线靠拢，随着一系列品牌的深入，也让激光投影逐渐得到了消费群体的重视。对于一些热爱电影，家庭空间宽裕的家庭，构建一个家庭影院不再是一个梦想。纵观投影仪市场，我们可以发现，其发光源主要分为三类，分别是灯泡光源、LED光源以及激光光源，那么这三类光源究竟有哪些区别呢？为何大多数业内人士都把激光投影视作投影仪的未来产品呢？让我们一起来解析一番。纵观市场，我们可以发现，不同形态光源实现了在不同领域的发展，例如，传统灯泡光源目前的适用面很广，市场比重还很大，在商用和家用领域占据不小份额，激光光源可以做到超高亮度，用于数字电影等专业领域和工程领域，而LED光源则主要应用于娱乐、微型随身投影设备等领域。传统灯泡光源：传统光源的本质主要是超高压汞灯和氙气灯，是目前发展时间最久，技术比较成熟的投影光源。适用面很广，涵盖了家用，商务，工程以及教育等各个领域。是目前投影机市场上比重较高的光源。基本上在教室以及会议室中见到的投影机都是传统光源的产品。传统光源的亮度高，最高可达上万流明。在色彩方面可调整的空间很大，使其适应面更广。最重要的一点是价格低廉，很大程度上降低了成本。目前传统光源主要应用在基础产品和高端产品之上，高端产品方面主要是因为其色彩表现好，所以在高端家庭影院还有灯泡光源的产品存在。然而，传统光源却有一致命弱点：寿命短。正常使用情况下的灯泡光源的寿命一般集中在4000—6000小时左右，与其他光源相比相差很多。传统灯泡光源在使用过程中的衰减会使图像变暗变黄(如亮度衰减、色饱和度对比度降低等)，对于电影院这样的高要求的场所，不得不为此而更换灯泡，这也就造成了后期维护的成本很高。LED光源：LED光源投影机的发展时间也很久远，其特是机身较小，便携性高，而且使用简单。目前LED光源投影机性能已经达到高清水平，主流的LED光源投影机以几百流明高清投影机为主，得到了很多用户的认可，为小型商务、个人娱乐带来很大的便利。由于LED光源的成像结构上更加简单，有效缩小了投影机的体积和耗电，使LED光源投影机更加便携。同时LED光源的寿命较长，一般在上万小时左右，在色域方面的表现也很突出。但是，亮度是LED光源投影机最大的弊端，始终很难突破。因为LED光源的技术瓶颈还比较明显，绿色LED的发光频率较低，散热问题比较的突出，加上成本也比较的昂贵，所以高亮的L...

2019 - 02 - 18
光纤技术的发展实现了光纤激光设备的广泛应用

光纤技术的发展，实现了光纤激光设备在诸多市场领域大规模生产中的广泛应用。自动化有望驱动激光焊接在汽车等市场的应用。汽车发动机将汽油转化为动力，但是其分火盖通过将高电压从点火线圈传递到火花塞，使车辆运动起来。传统的分火盖已经让位于电子点火系统，随之而来的是汽车制造商的最新发展——无分火盖点火系统。得益于光纤技术进步的驱动，光纤激光器已经获得了长足的发展。在过去的十年间，光纤激光器的快速工业化和快速采用，在很大程度上要归功于物理学家Valentin Gapontsev先生，是他引领了光纤技术的发展。“我的梦想是看到激光器能像电脑一样，成为批量生产中的一个首选工具，而不是在许多应用中被视为万不得已的选择。”Gapontsev说道。Gapontsev先生于1991年在俄罗斯成立了IPG Photonics公司。该公司从意大利电信运营商Italtel那里获得了第一份重大合同，随后又从戴姆勒－奔驰航空航天公司赢得了第二份合同，这促使IPG于1994年在德国开设了一家工厂。1998年，IPG在美国马萨诸塞州伍斯特市成立了其全球总部。2000年，IPG建造了全新高产能工厂，用于制造自己的二极管泵浦源。泵浦二极管是IPG的光纤激光器和放大器中的关键部件。五年后，IPG在美国上市。今天，IPG能够为光纤激光设备制造商提供从光纤和光学器件、光束耦合器与开关，到加工头、准直器（一种使光束变窄的器件）、过程控制和工具选择等一整套完备的光束传输组件。快速前行的步伐“切割市场的趋势是更高功率、更快速度以及切割更厚的材料。”IPG北美销售总监Bryce Sampson说：“为了满足切割市场领域的这些需求，光纤激光设备中所配备的激光器，必须能够在切割材料越来越厚的情况下，提供卓越的切割质量。我们的工作是以具有成本效益的价格，提供光纤技术。”IPG的光纤和泵浦二极管，不仅具有成本效益，且提供出色的光束质量。 Sampson表示，激光设备造商正在将IPG的激光器与他们自己的硬件和软件结合在一起。“正因为如此，我们在2017年美国国际金属加工及焊接展览会（Fabtech）上看到了许多光纤激光设备都增添了新功能，而这些功能在三年前是无法提供的。”现在，在很多情况下，制造商在面对汽车和其他领域的零部件材料切割应用时，都会选择光纤激光切割机，而放弃了等离子切割机和水射流切割机。然而，光...

2019 - 01 - 21

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