[發(fā)明專利]基于超寬帶光源譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)及光譜標(biāo)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010044423.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111134612A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高萬(wàn)榮;曹文娟;王昌明;史偉松;常穎;劉思雨;張?zhí)m蘭;張?jiān)?/a>;劉浩;張欣萌;張玉榮;劉曉淵;唐逸楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B3/10
• 分類號(hào): A61B3/10;A61B3/12;A61B5/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于超寬帶光源譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括寬帶光源(1)、光纖耦合器(2)、邁克爾遜干涉光路(16)和探測(cè)臂(15)；其中邁克爾遜干涉光路(16)包括準(zhǔn)直透鏡(3)、平面分束鏡(4)第一會(huì)聚透鏡(5)、第二會(huì)聚透鏡(8)、反射鏡(6)、振鏡(7)，平面分束鏡(4)、第一會(huì)聚透鏡(5)、反射鏡(6)組成參考臂，平面分束鏡(4)、振鏡(7)、第二會(huì)聚透鏡(8)組成樣品臂；所述探測(cè)臂(15)包括準(zhǔn)直透鏡(10)、光柵(11)、會(huì)聚透鏡(12)以及線陣CCD(13)，所述光柵(11)、會(huì)聚透鏡(12)以及線陣CCD(13)組成光譜儀；

寬帶光源(1)發(fā)出的光通過(guò)光纖經(jīng)耦合器(2)分為兩路，一路光棄用，另一路進(jìn)入邁克爾遜干涉光路(16)中，在平面分束鏡(4)處，一半的光被反射進(jìn)入?yún)⒖急郏ㄟ^(guò)會(huì)聚透鏡(5)會(huì)聚在反射鏡(6)表面，另一半的光則透過(guò)平面分束鏡(4)進(jìn)入樣品臂，通過(guò)會(huì)聚透鏡(8)后會(huì)聚在樣品(9)表面，參考光和樣品后向散射光形成相干光束傳輸?shù)教綔y(cè)臂(15)中，由光譜儀按波長(zhǎng)進(jìn)行分光并聚焦到線陣CCD(13)上；所述邁克爾遜干涉光路(16)由與其相連的電動(dòng)位移平臺(tái)控制運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其上下勻速運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超寬帶光源譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)，其特征在于，所述邁克爾遜干涉光路(16)集成在一塊多孔固定板上。

3.一種基于權(quán)利要求1所述相干層析系統(tǒng)的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

樣品臂上放置一塊平面鏡作為樣品，控制電動(dòng)位移平臺(tái)改變樣品臂光程，使其在相干范圍內(nèi)勻速移動(dòng)；

采集譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一系列等時(shí)間間隔的相干光譜信號(hào)；

通過(guò)對(duì)采集到的相干光譜在時(shí)間方向進(jìn)行傅里葉變換的處理，得到多普勒頻移和波數(shù)的關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，電動(dòng)位移平臺(tái)帶動(dòng)樣品臂在相干范圍內(nèi)上下勻速移動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，邁克爾遜干涉光路集成在一塊多孔固定板上。

6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光譜標(biāo)定方法，其特征在于，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集譜域光學(xué)相干層析系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一系列等時(shí)間間隔的相干光譜信號(hào)I(λ，t)，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；其中，λ為光的波長(zhǎng)，t為光譜的采集時(shí)間；此時(shí)，相干光譜信號(hào)是波長(zhǎng)等間隔分布的，對(duì)I(λ，t)在t方向進(jìn)行傅里葉變換處理得到對(duì)應(yīng)的多普勒頻移q，多普勒頻移q與波數(shù)k成正比：q＝2vk，其中v為運(yùn)動(dòng)的速度；在所得的多普勒頻移q中，若保證：

則新的采樣點(diǎn)陣列i即為按波數(shù)均勻分布的采樣陣列；

其中，M表示線陣CCD上的像素點(diǎn)數(shù)，為光譜起始波長(zhǎng)處的多普勒頻移值，為波長(zhǎng)最大值處的多普勒頻移值，q_i為重采樣后的采樣點(diǎn)處的多普勒頻移值；

通過(guò)新的采樣點(diǎn)陣列對(duì)樣品干涉信號(hào)進(jìn)行插值，得到波數(shù)等間隔分布的樣品干涉信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行逆傅里葉變換和圖像重建算法得到樣品的層析圖像；

確定每個(gè)新的采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的具體波數(shù)值；多普勒頻移q與波數(shù)k的關(guān)系成正比，表示為：q＝γ·k，則斜率γ可表示為：

其中，ΔQ表示多普勒頻移值的范圍，ΔK表示波數(shù)的范圍，Δk表示線陣CCD相鄰兩像素間的波長(zhǎng)的差值大小，q_max和q_min分別表示多普勒頻移的最大值和最小值；

結(jié)合最大成像深度和上式可得：

可得每個(gè)新采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的具體波數(shù)值為：