光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集系统及方法.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CN106290258A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610840490.5(22)申请日2016.09.22(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人王肇颖王琦雨(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李丽萍(51)Int.Cl.G01N21/47(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集系统及方法(57)摘要本发明公开了一种光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集方法，包括：将样品置于迈克尔逊干涉仪的样品臂上，N波长高速并行扫频光源输出等频率间隔并行扫频的N波长光信号，进入到所述迈克尔逊干涉仪，将干涉光谱分为N段，以恒定扫频步长对干涉光谱进行并行采集，获得含样品信息的干涉光谱；对各时刻采集到的干涉光谱信息并行接收，并依次完成N波长干涉光谱信息的分离、分离后光信号的光电转换、将光电转换后信号的模数转换为电域的数据信息后交由计算机，从而完成干涉光谱信息分段并行采集。本发明解除了轴向扫描速率和光谱采样率之间的反比关系，从基本原理和实现技术上提高了干涉光谱采集的质量和速度。CN106290258ACN106290258A权利要求书1/1页1.一种光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集系统，包括N波长高速并行扫频光源和迈克尔逊干涉仪，其特征在于，还包括干涉光谱分段并行数据采集单元，所述干涉光谱分段并行数据采集单元包括光谱分离模块、光电转换模块和模数转换模块，所述光谱分离模块采用阵列波导光栅，所述光电转换模块采用光电探测器阵列，所述模数转换模块采用A/D转换器阵列；所述N波长高速并行扫频光源输出等频率间隔并行扫频的N个波长，经过所述迈克尔逊干涉仪输出的每一帧干涉光谱信息送入所述阵列波导光栅进行分光，经过所述阵列波导光栅输出的一帧N波长干涉光谱，送入所述光电探测器阵列进行光电转换，所述光电探测器阵列输出的每帧模拟电信号送入所述A/D转换器阵列转换为数字电信号。2.一种光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集方法，其特征在于，采用如权利要求1所述光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集系统，并包括以下步骤：步骤一、将样品置于迈克尔逊干涉仪的样品臂上，所述N波长高速并行扫频光源输出等频率间隔并行扫频的N波长光信号，进入到所述迈克尔逊干涉仪，将含有样品信息的干涉光谱分为N段，以恒定扫频步长对N段干涉光谱进行并行采集，每个扫频步长下获得一帧含样品信息的N波长光谱，直至N波长高速并行扫频光源完成N波长频率间隔内的全部扫频；步骤二、对各时刻采集到的每一帧干涉光谱并行接收，并依次完成N波长干涉光谱信息的分离、分离后光信号的光电转换、将光电转换后信号的模数转换为电域的数据信息后交由计算机，从而完成干涉光谱信息分段并行采集。2CN106290258A说明书1/4页光学相干层析系统中光谱信息的分段并行采集系统及方法技术领域[0001]本发明涉及一种光学相干层析成像系统，尤其涉及一种光谱信息分段并行采集系统。背景技术[0002]在频域光学相干层析技术(OCT)中，纵向扫描(A-scan)获得样品的深度层析图像，A-scan的干涉光谱信息采集是OCT系统的核心技术，决定着成像质量以及后续数据处理的速度和复杂程度。纵向扫描的关键参数包括：纵向分辨率、成像深度、成像速度和数据处理复杂度，与之分别对应的光学参数为：光谱采集范围、光谱采样率、轴向扫描速率和采样点均匀性。因此，高速度高质量的光谱信息采集是优化A-scan成像的关键。[0003]频域OCT分为基于光谱仪的OCT(SpectrometerBasedOCT,SB-OCT)和基于扫频光源的OCT(SweptSourceOCT,SS-OCT)。SB-OCT系统常采用超辐射发光二极管作为宽带光源，干涉光谱信息数据由光栅和CCD相机(或CMOS阵列)构成的光谱仪进行采集。增加CCD像素个数N可以提高成像纵向分辨率(即增大光谱采集范围)并加深成像深度(即提高光谱分辨率)。但是CCD像素对不同波长的响应度差别大，进行数据处理时需要算法补偿，而且像素数目的增加将导致采样时间增加，轴向扫描速率降低。此外,SB-OCT系统光谱中心为800nm，而对于吸收峰在1300nm或1550nm附近的组织结构，用于检测的红外CCD的价格极为昂贵，但是工作在这些波段的光纤器件的商品化程度高且价格低廉。因此，基于高速扫频光源的SS-OCT成为热点。[0004]SS-OCT采用高速扫描光源，使用点光电探测器采集干涉光谱信息。因此干涉光谱信息采集质量主要取决于高速扫频光源的性能。系统采用的高速扫频光源主要包括傅里叶域锁模