立方米量级光学相干层析(OCT)

发布:thorlabs2016 2017-01-18 14:19 阅读:1670
OCT成像通常限制在几厘米的范围之内,这就不可避免地限制了研究人员设想的某些潜在应用。现在,来自MIT和Thorlabs等的合作团队极大程度地突破了这个限制,并在实验上成功证明了立方米体积3D成像能力。这一成果发表在2016年12期optica杂志上,下方所示为系统结构图。 cZ+7.oDu  
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领导此项研究的James Fujimoto是OCT技术的先驱,他说:我们创造了立方米体积成像的世界纪录,相比过去的3D OCT技术,我们的成像深度和体积提升了最少一个量级,而且在原理上证明了在这个新范围内使用OCT的可能。 FNQX7O52  
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该OCT系统的一个关键组件是MEMS调谐的垂直腔面发射(VCSEL)激光器,它由Thorlabs和Praevium专门研发,中心波长是1310 nm,具有实验要求的长相干长度。Thorlabs对先进VCSEL结构的研究指出了一些方法,可以抵消扫频OCT对相干长度的不良影响。VCSEL的相干长度比其它扫频激光技术高几个数量级,说明长距离OCT成像的可能。下图所示为VCSEL的结构和实物以及放大后的测量光谱 -g/hAxb5  
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同样重要的是光探测和数据采集的最新发展,研究中首次使用了一种工作在1310 nm的硅光子学集成电路(PIC)系统,PIC集成光波导、偏振分束器、90度移相器和波导耦合器,可进行偏振及同相和正交(I/Q)双平衡探测,其光带宽达370 nm,电带宽高达25 GHz。下图所示为PIC结构和实物。   PS" .R_"  
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Fujimoto表示,1990年代初的OCT研发极大地受益于光纤通信组件和方法,而25年后,光通信行业仍然持续推动OCT的发展。 p(m1O70 C  
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研究人员通过对0.98和1.8立方米的人体模型和自行车成像(下图所示),测试了OCT系统在长范围成像的潜力;通过对人类头骨和大脑成像,表明在宏观解剖成像的应用前景。 hc$@J}`  
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MIT团队预测要求米量级的大部分应用将会是计量学、过程监测、无创评估和相关领域。为了达到这些目标,下一步研究包括使用低价高速组件得到更快的数据采集和处理能力,最终通过自定义集成电路芯片实现实时OCT成像。 jN+N(pIi.o  
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研究人员表示,随着PIC技术的不断发展,五年内有望在单个芯片上实现完整的OCT系统,这将让全世界更多的人因OCT受益,发掘新的应用空间。 5lJ )(|_  
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参考 E}Xka1 Bn  
Cubic meter volume optical coherence tomography, Optica 3, 1496-1503 (2016) 8Chu"PM%-J  
Thorlabs OCT系统 V5GkP1L  
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