研制了一种适用于内窥光学相干层析成像的单驱动非对称光纤悬臂扫描探头,可以利用单一驱动信号来激发非对称光纤悬臂的光纤末端沿李萨茹图形进行二维扫描。但是,正弦驱动信号激发的李萨茹轨迹在均匀性、覆盖率和图案帧频之间的权衡方面存在一定限制,不利于扫描成像的优化。基于非对称光纤悬臂固有的响应特性,提出了振幅调制正弦驱动信号来进行二维扫描轨迹图案的优化,并模拟研究了不同驱动信号下的扫描轨迹,对比评价了各种驱动信号下扫描图案的均匀性和覆盖率,同时进行了对比实验,验证了该方案的可行性。

根据热光源具有极短的相干长度、能够提高系统的轴向分辨率的特点,设计了一种使用热光源的谱域光学相干层析成像系统.利用高斯函数计算得到的理想光谱密度与光谱仪测量的实际光谱密度之间的比值,得出了不同波长对应的光源光谱密度的校正系数,将校正系数与所测干涉光谱值相乘,得到了校正后的理想干涉光谱值.实验结果表明：高斯校正后,样品的一维散射势得到锐化,散射势峰值变大,系统的轴向分辨率变高;高斯校正后使二维层析图像的质量得到了提高,样品的薄膜边界变得清晰.因此,系统具有分辨率高、成像速度快、测量精度高和对样品无损伤的特点,在薄膜厚度的无损测量方面有着广泛的应用前景.

光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)是近年来快速发展的一种生物组织高分辨力实时成像技术.由于生物组织的复杂性,故一直没有完美的OCT理论模型.现利用结合米氏理论(Mie theory)的蒙特卡洛算法研究光在生物组织(高散射介质)内的行为,并以此为基础建立了一种OCT理论模型.然后利用该模型模拟重建了多层介质的图像,分析了空间滤波和偏振光对图像质量的影响,获得了较理想的结果.

光学相干层析成像技术中，样品的色散特性将降低获取图像的分辨力。通过实验获取了不同色散特性的样品的相干图像。实验采用中心波长为845nm，频谱宽度为26nm的超辐射光源。实验的样品为一块30mm厚的BK7玻璃。根据光源的频谱信息和样品的色散系数，理论计算了OCT信号的包络，并与实验中测得的信号相对比。同时提出了一种新的数值方法，来补偿样品的色散。该方法可在时域或者频域OCT中方便地应用。通过实验验证了该方法的可行性。

研究了光学相干层析(OCT)成像技术在眼科学的应用。由于近红外光很容易穿透人体眼睛介质,所以利用中心波长为854.8 nm的宽带弱相干光源SLD,采用傅里叶域光学快扫描延迟线实现了快速扫描成像。自行设计了一种用于眼底信号探测的眼科探头,包括眼底OCT成像光路,眼底照明光路和眼底照相光路,并获得了眼底黄斑和眼底视神经乳头的照片以及OCT图像,成像深度为3 mm。实验结果表明OCT成像技术能非侵入、无接触地对活体内部的结构与生理功能进行检测,在眼底检测时起重要作用。

针对传统点扫描OCT系统的成像速度对OCT在实际研究和应用中的影响，本文提出并搭建了一种高速无扫描频域OCT系统，对该系统的成像分辨率、探测深度与各种噪声进行分析，并提出一种新的消除背景噪声的方法。该系统根据频域OCT和成像光谱仪的基本原理和工作特性，采用一种新的干涉光路以线聚焦方式对样品进行高速数据采集。实验结果表明，这种系统无需任何扫描装置就可得到二维层析图像，在对载玻片8mm宽度范围成像时，其速度比传统点扫描方式快两个数量级；利用文中提出的数据处理方法成功将背景噪声消除。