光的干涉、非相干光源
GCS-OCT 时域OCT测量实验系统
光学相干层析技术（Optical Coherence Tomography，简称 OCT）是近二十几年来发展较快的一种新型光学成像模式，特别适用于生物组织活体检测和成像方面，已应用于眼科、心血管科、皮肤科和消化科等的临床诊断，是继X-CT 、MRI、超声成像技术之后的重要医用成像技术。它通过测量生物组织不同深度层后向散射的类超声回波信号，可以原位、实时获取1-15微米高分辨的二维/三维横切面结构、功能等图像。这些特性使OCT技术成为很多基础研究和临床应用的重要成像方式。
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时域OCT测量实验系统实物图
♦ 知识点
光的干涉、非相干光源
♦ 涉及课程
工程光学、物理光学
♦ 实验内容
• 搭建低相干光的迈克尔逊干涉光路
• 观测扫描状态下的低相干光源干涉包络图样
• 根据干涉峰位置计算样品厚度
• 测量样品二维平面中采样点的厚度
♦ 实验原理
时域OCT系统一般以迈克尔逊干涉仪作为结构框架，主要包括照明光源、参考臂、采样臂和探测器。在成像过程中，超辐射发光二极管发出低相干光束，由单模光纤跳线导入干涉光路；单模光纤输出的光经过准直透镜后变成平行光束入射到光分束器；一路平行光进入参考臂，另一路平行光进入采样臂；参考臂光路由透镜和平面反射组成，固定在电控移动平台的平面反射镜将入射参考光束反转，使参考光束进入探测臂；采样臂的透镜将光束会聚照明样品，样品被照明区域的后向散射信号光再经透镜和分束器进入探测臂；信号光和参考光在探测器接收面重合，形成受参考臂光程调制的时域相干信号；探测器将相干光信号转换成电信号，可以通过示波器或者计算机显示。
♦ 原理示意图
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时域OCT光路结构示意图
♦ 效果图
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| 干涉包络信号图 | 样品前后表面反射信号图样 |
♦ 技术指标
• 激光光源：中心波长1310nm，光谱宽度（FWHM）>60nm，输出功率0-15mW可调，输出接口APC，输出光纤芯径9um；
• 非球面光纤输出准直镜头：有效焦距11mm，工作波长980-1550nm，接口FC/APC，外形尺寸Φ12.7×23.7mm，包含夹持，支撑系统；
• 可调衰减器：基底材料 K9；外形尺寸Φ54± 0.1mm，平行度 30"，光洁度III级，镀膜扇形角宽270°；
• 透镜变换组件：透镜Φ25mm，焦距100mm，表面镀红外增透膜；
• 反射镜组件：Φ25.4mm，表面镀铝膜，含镜架及支撑；
• 样品组件：材料K9，厚度2±0.1mm，面型1λ每Φ25mm；
• 光阑组件：通过孔径改变范围Φ2-29mm；
• 分光镜组件：1200-1600nm，25.4×25.4×25.4mm，分光比1:1；包含二维可调夹持；
• 电控平移台：行程50mm，分辨率0.001mm，水平负载10kg，重复定位精度<0.005mm，最大速度40mm/s，电机控制；
• 电动控制器：Iput:AC100-240V，Output:DC24V 3A；最大维数15；8档精度调节；20档速度选择；通讯方式USB转CAN，最高频率23.697Hz；最大通讯距离1500m，可以级联；
• 三维平移组件：XYZ平移台，台面65*65mm，预留M3，M4转接孔，行程±12.5mm，千分丝杆读数，测量精度0.001um；
• 光电探测器：探测器类型InGaAs，响应时间20ns@100mVpp，增益1000，可测波长900-1700nm，灵敏度0.88mV/uW，靶面直径0.5mm；
• 多孔固定板：600mm（长）×600mm（宽），M6螺纹孔，孔间距25*25mm，表面发黑处理。
♦ 必备设备
示波器
♦ 建议课时
4课时
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