窄瞬時(shí)線寬的寬帶掃頻激光光源的研制.pdf

1、光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技術(shù)是一種無損傷、非侵入式、成像速度快的生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)。OCT技術(shù)可以分為時(shí)域OCT（Time Domain Optical Coherence Tomography, TD-OCT）和頻域OCT技術(shù)(Optical Frequency Domain Imaging，OFDI)。頻域OCT技術(shù)中，基于掃頻激光光源的光學(xué)成像術(shù)也稱為掃頻OCT技術(shù)(S

2、wept Source Optical CoherenceTomography, SS-OCT)是最新一代的OCT技術(shù)，相比于第一代時(shí)域OCT技術(shù)在成像速度、范圍、軸向分辨率等方面都具有較大的優(yōu)勢(shì)。而掃頻OCT系統(tǒng)的核心部件是掃頻激光光源，掃頻激光光源的各項(xiàng)性能參數(shù)直接影響著掃頻OCT系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)。因此，本文研究和介紹的主要對(duì)象是掃頻激光光源。
　　本課題主要研究了掃頻激光光源的原理、構(gòu)造，調(diào)研了近幾年來國(guó)內(nèi)外掃頻激光光源的發(fā)

3、展進(jìn)程，設(shè)計(jì)了研制掃頻激光光源的幾種方案，最終搭建了一套窄瞬時(shí)線寬的寬帶掃頻激光光源。掃頻激光光源中起調(diào)諧濾波作用的是光學(xué)調(diào)諧濾波器，而對(duì)于同一個(gè)濾波器，其光譜分辨率（掃頻激光光源的瞬時(shí)線寬）和自由光譜光譜范圍（掃頻激光光源的光譜帶寬或光譜范圍）成反比的關(guān)系。因此，為了同時(shí)得到窄瞬時(shí)線寬、寬帶寬的掃頻激光，本課題提出并設(shè)計(jì)了一種基于光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器和法布里珀羅調(diào)諧濾波器（Fabry-Perot Tunable Filter, FF

4、P-TF）組合調(diào)諧的環(huán)腔型掃頻激光光源，它兼?zhèn)淞斯鈻?旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器窄瞬時(shí)線寬和FFP-TF寬帶寬的功能。在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器的基礎(chǔ)上，我們?cè)诠鈻?旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器系統(tǒng)中引入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，通過擴(kuò)大照射在光柵上的光斑大小，以盡量減小光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡系統(tǒng)的自由光譜范圍并增大光譜分辨率。通過方案的設(shè)計(jì)和儀器的選擇，我們搭建了窄瞬時(shí)線寬的寬帶掃頻激光光源系統(tǒng)，輸出光譜通過單點(diǎn)探測(cè)器接到示波器得到掃頻激光光源的時(shí)序圖，接到光譜儀得到掃頻激光光源的波序

5、圖。
　　本文正文部分分為五章:
　　第一章緒論，先介紹了OCT技術(shù)的原理和發(fā)展，然后詳細(xì)介紹了掃頻OCT的核心部件——掃頻激光光源的研究發(fā)展現(xiàn)狀，最后闡述了本課題的意義、研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)。
　　第二章掃頻激光光源的基本理論，詳細(xì)介紹了掃頻激光光源的基本原理，并分析了掃頻激光光源的主要性能指標(biāo):光源波長(zhǎng)、光譜寬帶、瞬時(shí)線寬、掃頻速度及光功率。
　　第三章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，分為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和同步裝置設(shè)計(jì)。光學(xué)系統(tǒng)方案設(shè)

6、計(jì)，具體論述了窄瞬時(shí)線寬的寬帶掃頻激光光源的光學(xué)系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)方案，提出了幾種提高光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器的光譜分辨率及降低其自由光譜范圍的方案，分析了各種方案的實(shí)現(xiàn)原理和優(yōu)劣勢(shì)，并確定了光學(xué)系統(tǒng)中各器件的設(shè)計(jì)參數(shù)，得出理論波序圖;為了使光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器和FFP-TF的波長(zhǎng)調(diào)諧達(dá)到時(shí)序和波序上的一致，從而實(shí)現(xiàn)掃頻激光的穩(wěn)定輸出，本課題還設(shè)計(jì)了一個(gè)同步促發(fā)裝置。
　　第四章系統(tǒng)搭建和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)儀器的選擇和確立，按照第三章所