$*kxTiG!7 光學相干層析
成像(OCT)系統(tǒng)是斷層成像系統(tǒng)，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統(tǒng)的設(shè)計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
（聯(lián)系我們獲取文章附件） fwBRWr9 簡介 59#lU~Kv 光學相干層析成像(OCT)系統(tǒng)是斷層成像系統(tǒng)，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管
光線在OCT中穿透的深度以毫米數(shù)量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應(yīng)用于醫(yī)學生物組織成像。
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光學系統(tǒng)由邁克爾遜干涉儀構(gòu)成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現(xiàn)象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關(guān)。
@"o@}9=d 本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統(tǒng)模型 %~jkB.\* ) 健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網(wǎng)膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內(nèi)部材料發(fā)生變化。 /__PSK 
h68]=KyK 一個典型的OCT系統(tǒng)如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入?yún)⒖急叟c樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。 V=lfl1Ev0J 
5* 0y7K/D a\%xB >LX 深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數(shù)。在OCT系統(tǒng)中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
IXb}AxB f 通過在X或Y方向上旋轉(zhuǎn)掃描鏡實現(xiàn)橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區(qū)域上平移。
@fa@s-wb 我們將從商用OCT系統(tǒng)中獲得設(shè)計規(guī)格。軸向分辨率由光源特性(相干長度)決定，大約為5 μm。橫向分辨率由光束聚焦在樣品處的光斑大小決定，設(shè)置為15 μm。選用800 nm范圍內(nèi)的光以防止光在生物組織中被吸收，影響光穿透力。
光源規(guī)格 8Th` ]tI tqy@iEz+ OCT將干涉測量法與寬帶近紅外光結(jié)合使用。寬帶光源具有最佳的分辨率，而
波長決定了光在樣品材料中的穿透深度。本例中，我們將使用中心波長為840 nm、FWHM為60 nm的光源，軸向分辨率為5μm：
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本例超發(fā)光二極管的光譜特性也可以從商用超發(fā)光二極管中獲取。在超發(fā)光二極管發(fā)光過程，選用用于生物成像的常用波長和具有高分辨率的寬帶光源。我們將忽略用于光線準直的光學器件，并從光線進入干涉儀開始建模。 J7v|vj I OpticStudio有兩種方式來定義寬帶光源，第一種方式為在適當范圍內(nèi)，定義多個系統(tǒng)波長；第二種方式將相干長度作為光源屬性定義。相干是OCT系統(tǒng)的必要特征，因此我們將使用“將相干長度作為光源屬性定義”的方法，并允許OpticStudio通過以下方式進行帶寬計算和采樣： '(dz"PL. 
+n7?S~R$ 表面設(shè)置如下圖所示： NuYkz"O] 
Y2O"]phi@ 創(chuàng)建系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) Nx-uQ^e*1 為了將相干系統(tǒng)模擬出來，并且一次能追跡多條光線，我們將使用OpticStudio非序列模型建模。在這一環(huán)節(jié)中，我們必須進行光線追跡，同時為了解邁克爾遜干涉儀里所有反射與透射光的光路，需要勾選“Split NSC Rays” w=}uwvn NX 
]q6;# EUr? OCT的測試原理：使用寬帶低相干性的光源，通過邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生干涉信號，并通過干涉信號去計算樣品內(nèi)反射光的具體位置。我們將運用自由空間光學來擺放相關(guān)器件，使用分束器將光線分束，參考鏡放置在參考臂的位置上，樣品模型放置在樣品臂的位置上。系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)定義如下方的非序列元件編輯器所示。 JICawj:I 
/l{ &iLz[ 通過OpticStuido創(chuàng)建兩個分束器，分別為物體2與物體3，物體類型為“多邊形物體”，它們是由45°的棱鏡組成。在物體屬性選項中選擇數(shù)據(jù)文件“Prism45.pob”。 (?H0+zws^ 
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