基于超宽带光源谱域光学相干层析系统及光谱标定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111134612A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号202010044423.9(22)申请日2020.01.15(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人高万荣曹文娟王昌明史伟松常颖刘思雨张兰兰张越刘浩张欣萌张玉荣刘晓渊唐逸枫(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人陈鹏(51)Int.Cl.A61B3/10(2006.01)A61B3/12(2006.01)A61B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称基于超宽带光源谱域光学相干层析系统及光谱标定方法(57)摘要本发明公开了一种基于超宽带光源谱域光学相干层析系统及光谱标定方法，在谱域光学相干层析系统的样品臂放置一块平面反射镜，利用小型化的电动位移平台整体匀速运动来获取一系列运动中的相干光谱；利用在系统成像深度范围内等时间间隔采集到的光谱组进行光谱标定；在时间轴方向进行傅里叶变换处理可以获取多普勒频移分量，首先进行波数均匀化，再精确标定CCD上每个像素所对应的波长。本发明利用小型化的成像系统整体运动代替样品臂平面镜的运动，解决了小型系统样品臂空间不足的问题，结构装置简单，操作方便，标定精度高。CN111134612ACN111134612A权利要求书1/2页1.一种基于超宽带光源谱域光学相干层析系统，其特征在于，所述系统包括宽带光源(1)、光纤耦合器(2)、迈克尔逊干涉光路(16)和探测臂(15)；其中迈克尔逊干涉光路(16)包括准直透镜(3)、平面分束镜(4)第一会聚透镜(5)、第二会聚透镜(8)、反射镜(6)、振镜(7)，平面分束镜(4)、第一会聚透镜(5)、反射镜(6)组成参考臂，平面分束镜(4)、振镜(7)、第二会聚透镜(8)组成样品臂；所述探测臂(15)包括准直透镜(10)、光栅(11)、会聚透镜(12)以及线阵CCD(13)，所述光栅(11)、会聚透镜(12)以及线阵CCD(13)组成光谱仪；宽带光源(1)发出的光通过光纤经耦合器(2)分为两路，一路光弃用，另一路进入迈克尔逊干涉光路(16)中，在平面分束镜(4)处，一半的光被反射进入参考臂，通过会聚透镜(5)会聚在反射镜(6)表面，另一半的光则透过平面分束镜(4)进入样品臂，通过会聚透镜(8)后会聚在样品(9)表面，参考光和样品后向散射光形成相干光束传输到探测臂(15)中，由光谱仪按波长进行分光并聚焦到线阵CCD(13)上；所述迈克尔逊干涉光路(16)由与其相连的电动位移平台控制运动状态，使其上下匀速运动。2.根据权利要求1所述的基于超宽带光源谱域光学相干层析系统，其特征在于，所述迈克尔逊干涉光路(16)集成在一块多孔固定板上。3.一种基于权利要求1所述相干层析系统的光谱标定方法，其特征在于，包括以下步骤：样品臂上放置一块平面镜作为样品，控制电动位移平台改变样品臂光程，使其在相干范围内匀速移动；采集谱域光学相干层析系统在运动过程中一系列等时间间隔的相干光谱信号；通过对采集到的相干光谱在时间方向进行傅里叶变换的处理，得到多普勒频移和波数的关系。4.根据权利要求3所述的光谱标定方法，其特征在于，电动位移平台带动样品臂在相干范围内上下匀速移动。5.根据权利要求3或4所述的光谱标定方法，其特征在于，迈克尔逊干涉光路集成在一块多孔固定板上。6.根据权利要求3或4所述的光谱标定方法，其特征在于，通过数据采集卡采集谱域光学相干层析系统在运动过程中一系列等时间间隔的相干光谱信号I(λ，t)，并传输到计算机中进行数据处理；其中，λ为光的波长，t为光谱的采集时间；此时，相干光谱信号是波长等间隔分布的，对I(λ，t)在t方向进行傅里叶变换处理得到对应的多普勒频移q，多普勒频移q与波数k成正比：q＝2vk，其中v为运动的速度；在所得的多普勒频移q中，若保证：则新的采样点阵列i即为按波数均匀分布的采样阵列；其中，M表示线阵CCD上的像素点数，为光谱起始波长处的多普勒频移值，为波长最大值处的多普勒频移值，qi为重采样后的采样点处的多普勒频移值；通过新的采样点阵列对样品干涉信号进行插值，得到波数等间隔分布的样品干涉信号，对其进行逆傅里叶变换和图像重建算法得到样品的层析图像；确定每个新的采样点所对应的具体波数值；多普勒频移q与波数k的关系成正比，表示为：q＝γ·k，则斜率γ可表示为：2CN111134612A权利要求书2/2页其中，ΔQ表示多普勒频移值的范围，ΔK表示波数的范围，Δk表示线阵CCD相邻两像素间的波长的差值大小，qmax和qmin分别表示多普勒频移的最大值和最小值；结合最大成像深度和上式可得：可得每个新采样点所对应的具体波数值为：3CN11113