低相干光干涉的物体测量和层析像检验

　　1前言

　　光CT的目的是用近红外光将生物体的结构和功能信息以层析像来检测和可视化，光CT的关键在于如何避免生物体中的强光散射并且取出特定位置的光吸收信息，因此，它区别于光学测量方法用超短脉冲的时间分辨率测量和用连续光的层析像检测，尤其是期待后者是利用光通信、测量和信息处理中使用的光器件来实现测量系统的小型化和稳定化，这样，连续光CT更加接近实用化。连续光CT有透射型和反射型。反射型最近的热点题是低相干光干涉的层析像检测。该方法类似于检测脉冲回波的超声波图像，因此也称作光回波，适应于生物体皮下组织的可视诊断，本文介绍光相干层析原理、基础实验和现状，还叙述生物组织折射率的测量。

　　2低相干光干涉仪生物测量

　　由生物体反射和散射的光中选择测量直进光分量(不受散射的影响保持入射光的波面和偏光)，这样对光干涉非常有利，再者，如光源用相干长度(oLD)很短的发光体则可沿光轴以△LC的分辨率来识别反射点，在医用光学中发挥这个特点测量眼球的光程、角膜和网膜的厚度。该方法由美国麻省理工学院(MIT)小组命名为光CT(OCT)，并尝试了眼底组织的可视化。

　　干涉光系统如图1所示，光源为对生物体吸收小的近红外SLD，谐振中心波长为834mm，振荡光谱半值宽度为16 mm，输出功率为3 mW，该干涉仪的参考光用PI;T来调制(500 Hz)，并和载物的运动一致，将干涉条纹的包络线用光电二极管进行外差检波，首先，以玻璃板作为样板测量光源的相干长度，求出PLC=12 um。

　　为了评价SLD干涉仪的基本特性，将带有测量图像的2块玻璃板以大约△LC的间隔粘合后，浸入乳粉混浊液糟中，用SLD聚光光束垂直扫描，检查图像(图2)，其结果如图3所示。当浓度为109/l时，铝膜图像分辨率为5拼m，即大约以△LC间隔配列的前后图像识别信噪比为5dB，另一方面30g/l高浓度时，虽然增加光散射的杂光，但是以小于10um的分辨率，可以测量图像乳粉混浊是粒径小于1um的均匀散射。介质，而且各方均匀散射，因此随着浓度的增加，并不极端地降低分辨率.

　　当测量埋入鸡肉里的图像时，为了避免鸡肉内的不均匀光散射的影响，在探测器前面需要单模光纤的空间滤光(参见图1)。由此在厚度1.4mm鸡肉内可确保图像测量分辨本领<5um

　3光相干层析(OCT)

　　MIT小组用的OCT光学系统如图5所示，这里由单模光纤机合构成的迈克尔逊干涉仪，光源为SLD入c=830mm，△LC=17um，聚光束光斑直径为9um，该光学系统，垂直扫描试样，将各光束位置的参考光反射镜沿光传播轴移动，通过放置在试样臂上的PZT和参考光反射镜匀速移动，将干涉信号以25kHz位相调制后，进行外差检波，信号检测的动态范围约为100dB，由此，可以得到试样臂的聚光透镜焦点深度内的层析像。