система ОКТ

1. Введение в систему

1. Система ОКТ

      Оптическая когерентная томография (ОКТ) — это неинвазивный и безрадиационный метод оптической визуализации, который может обеспечить одномерную глубину, двухмерное поперечное сечение и трехмерные объемные изображения в реальном времени с разрешением на микронном уровне и в несколько миллиметров. Глубина изображения. ОКТ представляет структурную информацию образца на основе когерентности обратно рассеянного света от различных структурных слоев образца и играет важную роль в обнаружении поражений в смежных областях, таких как офтальмология, кардиология, гастроэнтерология и эндоскопия.

2. Система SD-OCT

      Оптическая когерентная томография в спектральной области ( SD-OCT) использует метод обнаружения в частотной области.Источник света должен использовать источник света с полосой пропускания, который делит световой луч после интерференции между измеряемым объектом и эталонным зеркалом на различные спектральные компоненты. использование высокоскоростного спектрометра для получения световых сигналов разных частот. Система SD-OCT не имеет движущихся частей, поэтому ее преимущества заключаются в высокой механической стабильности и низком фазовом шуме.

Рисунок 1. Структурная схема SD-OCT.

Система ОКТ в спектральной области представляет собой детектор с низкой когерентностью, основанный на принципе интерферометра Майкельсона. В системе используется широкополосный источник света и быстрый многоканальный спектрометр для получения информации о помехах. В основном он состоит из следующих компонентов: широкополосный источник света, плечо для образцов, эталонное плечо и широкополосный спектрометр.

Во-первых, широкополосный свет, излучаемый источником света, разделяется на два пути через спектроскопическое устройство: один попадает в плечо для образцов, а другой - в опорное плечо. В эталонном плече эталонный свет отражается от зеркала и возвращается на свой первоначальный путь, внося известную величину задержки. В кронштейне для образцов свет обнаружения фокусируется внутри измеряемого образца, а затем возвращается на исходный путь после рассеяния и отражения образцом и интерферирует с эталонным светом.

Временная задержка этих двух сигналов отражения связана со структурной информацией внутри образца и также модулирует спектр интерференции. Разделив интерференционный спектр через решетку и приняв его фотодетектором, мы можем собрать интерференционный сигнал. Выполняя преобразование Фурье собранного интерференционного сигнала, можно восстановить огибающую отражательной способности с разрешением по глубине, соответствующую направлению фокусировки обнаруживающего света.

Рисунок 2. Принципиальная схема SD-OCT

3. Система СС-ОКТ

      Оптическая когерентная томография со качающейся частотой ( SS-OCT) — это технология ОКТ-визуализации, основанная на источнике света со качающейся частотой . Используя высокоскоростные сбалансированные детекторы для захвата световых сигналов разных частот, SS-OCT может быстрее генерировать томографические изображения высокого разрешения и предоставлять информацию о внутренней структуре и морфологии измеряемого объекта. Благодаря высокой скорости свипирования лазерного источника для освещения образца можно использовать высокую пиковую мощность на каждой дискретной длине волны, обеспечивая большую чувствительность с минимальным риском оптического повреждения.

Рисунок 3. Структурная схема SS-OCT.

      Технология SS-OCT по своему принципу аналогична технологии измерения дальности в оптической частотной области (OFDR), широко используемой в области оптической связи. SS-OCT выводит оптические сигналы через источник света со свипируемой частотой. Оптические сигналы соединяются и передаются на образец и эталонное плечо соответственно. Развертка оптических сигналов, отраженных двумя плечами, задерживается из-за несовпадения оптических путей, и генерируется частота биений. Сигнал частоты биений детектора преобразуется Фурье для генерации информации осевого сканирования, которая кодируется по частоте для получения пространственных характеристик. Луч сигнала падает непосредственно на ткань для визуализации, а затем отражается или рассеивается с разных глубин ткани.

2. Ключевые параметры

1. Центральная длина волны

      Центральная длина волны источника света, используемого в ОКТ, будет влиять на фактическую глубину изображения и разрешение системы. Для систем ОКТ с более короткими длинами волн, таких как системы ОКТ с длиной волны 880 нм, по сравнению с системами с центральной длиной волны 1300 нм первые имеют более высокое разрешение изображения, но последние могут обеспечить большую глубину изображения. В настоящее время система ОКТ, разработанная LBTEK, поддерживает центральные длины волн 850 нм, 1060 нм и 1310 нм, что соответствует требованиям к разрешению изображения и глубине проникновения для различных сценариев применения.

2.  Осевое разрешение

В системе ОКТ осевое разрешение теоретически зависит от центральной длины волны и ширины спектра источника света, используемого ОКТ, а также показателя преломления сканируемого образца и обратно пропорционально глубине изображения. Среди них теоретическое выражение осевого разрешения:

Среди них λ ₀ - центральная длина волны источника лазерного света, ns - показатель преломления среды образца, а Δ λ - полная ширина на половине максимального _{значения} спектральной полосы пропускания источника лазерного света. В настоящее время система ОКТ, разработанная LBTEK, может быть оснащена источниками света с различными центральными длинами волн и шириной спектра для достижения осевого разрешения 20–1,5 мкм, что соответствует требованиям к разрешению осевого изображения в различных сценариях применения.

3.  Горизонтальное разрешение

Латеральное разрешение системы ОКТ зависит от сканирующей линзы в датчике ОКТ. В частности, поле зрения ОКТ-сканирования и латеральное разрешение обратно пропорциональны: чем больше поле зрения, тем хуже латеральное разрешение. Среди них теоретическое выражение латерального разрешения:

где λ ₀ — центральная длина волны источника света, f _obj — фокусное расстояние фокусирующего объектива кронштейна образца, d — диаметр светового пятна на фокусирующем объективе, который обычно определяется апертурой объектива. волоконный коллиматор в кронштейне для образцов. В настоящее время система ОКТ, разработанная LBTEK, поддерживает микроскопы с 5-кратным, 10-кратным, 20-кратным и другими увеличениями, а также промышленные сканирующие линзы, чтобы удовлетворить потребности различных сценариев применения в поперечном разрешении и поле зрения.

4. Скорость сканирования ( скорость изображения)

Скорость сканирования системы ОКТ зависит от используемого источника света и детектора: Для системы ОКТ в спектральной области скорость сканирования ОКТ в основном определяется скоростью камеры в спектрометре обнаружения. Для систем ОКТ со свипированием скорость сканирования ОКТ определяется скоростью качания источника лазерного света со свипированием. В настоящее время система ОКТ, разработанная LBTEK, может быть сконфигурирована с различными источниками света и детекторами для достижения скорости сканирования 20–400 кГц с высокой чувствительностью для удовлетворения требований к скорости сканирования ОКТ в различных сценариях применения.

Возможности настройки

Настройка параметров системы OCT — это систематическая задача, требующая глубокого понимания каждого компонента системы.По этой причине LBTEK предоставляет комплексные и продуманные индивидуальные услуги для пользователей, которым необходимо приобрести всю машину . LBTEK предложит наиболее экономически эффективную комбинацию параметров, основанную на фактических потребностях пользователя в измерениях, чтобы гарантировать, что пользователи удовлетворяют ожидаемые потребности при минимальных затратах; LBTEK также сделает все возможное, чтобы удовлетворить потребности клиентов в расширении оптических, механических, электрических и программное обеспечение вне этой системы .; LBTEK также может настроить разработку аксессуаров, этапов отбора проб и т. д., необходимых клиентам для наблюдения за образцами.

      Общий процесс настройки выглядит следующим образом: