科技成果

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成果名称: 高分辨率频谱域光学相干层析成像检测技术研究

成果登记号: 9612015J0100

第一完成单位: 渭南师范学院

联 系 人: 孟琳

成果类型: 基础理论

应用行业: 科学研究和技术服务业

成果简介:

   光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography,简称OCT)是一种非侵入、非接触和无损伤的高分辨率光学成像技术,能够对生物组织和其他散射介质内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像。OCT利用光学低相干干涉原理,通过检测物体内部不同深度的背向散射光信号,对光学散射介质内部的微观结构进行成像,能够实现物体的一维深度、二维层析或三维形貌成像。频谱域OCT属于第三代OCT技术,其最大优势在于物体深度信息的获取过程不需要轴向机械扫描;该技术利用了深度信息的并行探测特性,物体可探测深度范围内的所有背向散射光同时参与干涉光谱成像,解决了OCT成像速度提高与探测器的信号采集时间减少之间的矛盾,提高了系统的成像速度、信噪比和稳定性。因此,研究频谱域OCT系统的关键技术显得尤为重要。   近年来,成果申报人密切关注OCT技术的研究进展,结合国内外OCT技术的发展趋势以及相关课题的研究方向,在陕西省教育厅科学研究计划项目(12JK0672)和陕西省军民融合研究基金项目(13JMR18)的资助下,对高分辨率的频谱域光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography,简称OCT)技术及其在薄膜等多种微纳结构的无损检测方面进行了详细研究,并取得了一定进展,发表与本项目有关的科研论文20余篇,其中4篇论文分别发表《OPTIK》、《OpticalandQuantumElectronics》、《Laserinengineering》等国际知名期刊,并被SCI收录,5篇论文被EI收录;并获批实用新型专利1项。   本研究主要解决了影响频谱域光学相干层析成像测量精度和成像速度的关键技术问题,提高了系统的检测速度和测量精度,同时提高了系统的信噪比和稳定性,改善了系统灵敏度,实现了对微纳结构的测量,为微纳结构的无损、快速在线检测提供了技术支撑。主要研究成果如下:   (1)提出了均匀波数空间的干涉光谱采样方法。建立了干涉光谱线性校正的数学模型。通过采用干涉光谱由波长空间到波数空间的映射以及三次样条插值的线性校正方法,改善了图像质量,提高了系统的轴向分辨率和测量精度。   (2)提出了一种干涉光谱解耦方法。通过增加样品臂偏置光程,并采用光路独立控制的方法,降低图像噪声,改善了图像信噪比和对比度,提高了测量精度。   (3)提出了干涉光谱高斯整形方法。将理论高斯光源和实际光源光谱密度的比值作为实际干涉光谱的校正系数,提高了系统的轴向分辨率和图像质量,细化了样品微观结构信息。   (4)搭建了光纤结构的高分辨率谱域OCT实验平台,并对薄膜等多种微结构进行了实验测量,得到了高精度的测量结果,验证了前述提出的多种创新方法,为该技术的实用化奠定了基础。