生物组织折射率测量的一种简便方法

提出了一种基于光学相干层析（OCT）测量生物组织折射率的光程匹配法，该方法通过缩短测量时间，保证了测得的折射率接近于生理状态，测量了标准样品熔石英及真实样品黄瓜浅表层在850nm和1300nm波长下的折射率，验证了方法的有效性和可靠性，分析表明，光程匹配法对焦追迹法的有效补充。     

一种基于频域OCT测量眼镜镜片折射率的方法

折射率(refractive index, RI)是眼镜镜片的重要参数,影响眼镜镜片的厚度和舒适程度。RI的精确测量,能够为屈光不正患者选择合适的镜片提供指导。本文提出了一种利用频域光学相干层析(optical coherence tomography, OCT)系统测量成型眼镜镜片RI的方法。利用放置镜片前后两次干涉的图样和简单的数据分析计算即可得到待测成型镜片的RI。介绍了使用这种方法的工作原理以及装置,首先对一个K9玻璃材质透镜RI进行测量,结果为1.507(1 310 nm),相对误差不超过2%,以此验证了该方法的合理性、可行性。随后利用此方法对一只成型眼镜镜片进行了测量,得到其RI为1.554(1 310 nm),测量结果的扩展不确定度为0.008 6(k=2)。该方法属于非接触测量,不会对成型镜片造成损坏,操作简便,测量相对误差较低,可基本满足对于成型眼镜镜片RI的测定精度要求。     

OCT技术在生物组织中的应用

基于光学低相干反射测量而发展起来的光学相干层析技术（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ,简称ＯＣＴ）是一种新型的成像技术,它能对高散射介质如生物组织实施非侵入性的快速成像,因而在在体生物组织的微结构分析和疾病诊断等方面有重要应用。本文概述了ＯＣＴ技术在生物组织的成像、特性参数测量、双折射特性测量及流体测速等方面的应用情况。     

生物组织光学折射率

就生物组织折射率的意义进行了论述,引入一个表观的具有平均意义的参量作为生物组织折射率用于描述光在不同组织分界面上的行为以及光在组织内传播的时间特性;提出了测量生物组织折射率的前提条件和几种新的测量方法并评价了这些方法的优劣性;接着,给出了典型组织折射率在不同环境条件下的测量结果,同时进行了分析和讨论,形成的结论可以对生物组织折射率性质有初步的认识。     

基于谱域光学相干反射测量术的生物组织折射率测量技术

提出了基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术,设计了共光路干涉结构,提高了测量速度,抗干扰能力强。中心波长为850nm的宽带光源发射的光经Y型耦合器传输到样品端,由样品散(反)射后,回射入样品臂,经Y型耦合器传输到光谱分析系统,使用计算机虚拟仪器完成系统构建与优化。编写快速傅里叶变换程序进行信号分析。使用标准K9玻璃样片作为样品进行验证,实验误差为0.29%。实际测量了黄瓜浅表切片在850nm波长处的折射率,测量时间小于1min。     

一种简单的测量生物组织折射率的方法

提出一种利用全反射原理 ,精确测量生物组织以及一般均匀介质折射率的方法。用波长分别为 0 4 88μm ,0 6 32 8μm ,1 0 795 μm和 1 3414 μm的激光 ,测量了水以及几种猪组织的折射率 ,并拟合出它们的色散方程。结果证明该方法具有可靠和简单易行等特点     

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...     

基于数字全息层析术对单模光纤折射率三维分布的重构研究

提出了一种基于数字全息层析术的数字重构方法 。针对单模光纤(SMF)的折射率分布具 有轴对称性的特点,可仅根据在任一与光纤轴向垂直的旋转角度下从数字全息图再现出的相 位分布, 采用层析算法重构出与SMF轴向垂直的折射率断层分布。通过获取SMF的折 射率断层分 布,就可获取其折射率三维分布。与以往测量SMF折射率分布的方法相比,本文方法 具有对被测样 品无损、测量方法简单及测量速度快等特点。理论分析与光学实验结果均验证了本文所提方 法的有效性。     

全场高分辨生物组织光学层析成像

建立了一套全场光学相干层析(FFOCT)系统,以实现对生物组织和细胞的高分辨层析成像。该光学系统基于Linnik干涉显微结构。不同于现有FFOCT系统采用光纤束照明方式,采用卤钨灯照明和大数值孔径显微物镜成像,压电陶瓷(PZT)移相,面阵电荷耦合器件(CCD)采集干涉信号,由5步移相算法获取层析图,最终合成三维图像。对整套系统的性能进行了详细的阐述与分析,并通过对洋葱表皮细胞和盆栽树叶的光学层析实验,验证了本系统的可行性和精确度。通过对集成电路内部芯片(英特尔奔腾4,横向分辨率达0.8μm)成像,证明了该系统的分辨率可达到0.7μm×0.5μm(横向×纵向)。提出的系统分辨率高、成本低、结构简单便于调节,为实现高分辨率光学相干层析成像提供了简单易行的方法。     

OCT系统纵深剖析能力分析

本文从理论上研究了ＯＣＴ系统的纵深剖析能力，结果表明ＯＣＴ系统具有很强的背景抑制能力．背景能量的影响随偏移量增大按指数规律急剧下降，同时还受到高频余弦调制，因而有极强的纵深剖析能力．本文的结论对实际应用中如何选择适当光源及定性理解与定量分析ＯＣＴ系统对未知结构的测量结果具有重要意义．     

基于光学相干层析成像技术的薄膜厚度测量

为了对薄膜厚度进行测量,采用白光谱域光学相干层析成像的测量方法,进行了理论分析和实验验证,对以玻璃为基片的单层和多层薄膜样品进行了层析成像实验,获得了样品的2维层析图像。结果表明,该系统不仅能显示薄膜样品内部的微观结构,而且能从2维层析图像中得到单层和多层薄膜的厚度(分别为68μm和30μm),测量值与理论值相吻合,从而验证了测量理论正确性。该系统具有较高分辨率,可实现快速成像,满足实际工业测量需要。     

光学相干层析成象技术基本原理

本文介绍了光学相干层析成象技术（ＯＣＴ），阐述了层析成象的基本原理，讨论了层析象的信息内容。     

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。     

光学相干层析成像技术的应用

介绍了光学相干层析成像技术在不同领域的应用,预言了未来的发展趋势。     

基于经验模式分解法的光学相干层析成像去噪研究

针对光学相干层析(OCT,optical coherence tomography)成像中存在的散斑噪声和扫描噪声,提出了采用经验模式分解(EMD,empirical mode decomposition)算法同时减小这两种噪声的思想。EMD是一种时频分析法,较傅立叶谱法能准确地确定时变非平稳的这两种噪声随时间变化的频率特性,从而获得更好的滤波效果。结果表明,通过合理设计EMD滤波参数,即可有效地同时减小散斑噪声和扫描噪声,信号的信噪比(SNR)提高(不考虑扫描噪声时,SNR达7dB左右,考虑到扫描噪声时,SNR提高达3dB左右),扫描噪声的条纹对比度降低60%以上,改善了成像质量,同时图像细节得到保留。与小波去噪法相比,本文方法具有滤波器设计简单、去噪效果明显及能同时有效地去除两种噪声的优点。     

全光纤光学相干层析系统用于人造指纹的识别

目前商用指纹识别系统由于仅依赖于手指表面二 维图像的脊模式和细节特征进行识别,对人造 指纹有极大的安全漏洞。本文提出一种利用光学相干层析(OCT)技术识别 人造指纹的方法。在分析OCT系统原理及皮肤光学特性的基础上,使用研制的全光纤OCT系 统分别对 人体手指以及被商用指纹识别系统识别通过的人造指模进行成像,获得了二者的二维OCT图 像和对应的一 维信号,同时获得人造指模的三维OCT图像,通过对比分析二者深度方向 上的微结构信息 以及光学特性可以准确地识别出人造指模。实验结果表明,OCT技术不仅可以用于指纹的防 伪,有效地提高生物特征识别系统的安全性能,而且还具有用于指纹识别的潜力。     

基于多阶微分的相敏光学相干弹性成像

为了提高光学相干弹性成像(OCE)灵敏度,达到通 过测量微小形变实现生物组织弹性成像的目的,提 出了一种基于多阶微分放大的相敏OCE方法。本方法采用压电陶瓷(PZT)作为外部驱动激励源 , 以PZT谐振频率为驱动频率,通过提取相邻时刻微小位移改变引起的相位差,并对 其作微分放大从而 实现微小位移提取。通过对有内嵌物的琼脂模拟样品进行弹性成像,可将反射系数相近、弹 性模量相差较大 的不同样品进行区分。仿体实验说明,本文方法具有较高的高灵敏性,可用于实现弹性成像 。通过获得离体大 鼠肺部肿瘤组织的三维弹性图像和二维切面图像,实现了肿瘤的弹性成像。癌症组织实验结 果表明,本方 法在微小肿瘤病灶边缘诊断方面具有较高的实用价值,通过弹性图像中可以清晰地辨别出微 小肿瘤组织及周围正常组织。     

Analyses and calculations of noise in optical coherence tomography systems

Significant progress has been made in the study of optical coherence tomography (OCT) - a non-invasive, high resolution, and in vivo diagnostic method for medical imaging applications. In this paper, the principles of noise analyses for OCT systems have been described. Comparisons are made of signal-to-noise ratios for both balanced and unbalanced detection schemes under the ideal no-stray light situation as well as the non-ideal situation where residual reflections and scatterings are presented. Numerical examples of noise calculation accompanied by detailed comparison of the main characteristics of both time-domain and frequency-domain OCT systems are also presented. It is shown that a larger dynamic range can be achieved for a Fourier-domain OCT system even under the circumstances of high-speed image acquisition. The main results presented in this paper should be useful for the development of high performance OCT systems.     

用于扫频光源光学相干层析术的色散补偿法

在扫频光源光学相干层析术中,系统和样品中的 色散会影响大深度范围内成像分辨率的保持。本 文提出一种深度相关的色散补偿算法,用于精确补偿样品不同深度处的色散失配。其主要思 想是在干涉光 谱的频域中对样品图像按照不同深度进行分段,随后用基于抛物线法的迭代补偿法在每个深 度处对样品进 行色散补偿。该算法不需要对样品材料信息有预先了解,可在扫频光源光学相干层析系统得 到的光谱中原 位应用。通过在探测深度范围为5.720 mm的扫频光源光学相干层析系 统中对盖玻片堆、损伤KDP晶体 等不同样品进行的实验,证明该算法在全探测深度范围内都能有效提升纵向分辨率并使其接 近理论值,且对于不同种类的样品都有较好的适应性。