窄瞬時線寬的寬帶掃頻激光光源的研制.pdf

1、光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技術是一種無損傷、非侵入式、成像速度快的生物醫(yī)學光學成像技術。OCT技術可以分為時域OCT（Time Domain Optical Coherence Tomography, TD-OCT）和頻域OCT技術(Optical Frequency Domain Imaging，OFDI)。頻域OCT技術中，基于掃頻激光光源的光學成像術也稱為掃頻OCT技術(S

2、wept Source Optical CoherenceTomography, SS-OCT)是最新一代的OCT技術，相比于第一代時域OCT技術在成像速度、范圍、軸向分辨率等方面都具有較大的優(yōu)勢。而掃頻OCT系統(tǒng)的核心部件是掃頻激光光源，掃頻激光光源的各項性能參數(shù)直接影響著掃頻OCT系統(tǒng)各項性能指標。因此，本文研究和介紹的主要對象是掃頻激光光源。
　　本課題主要研究了掃頻激光光源的原理、構造，調(diào)研了近幾年來國內(nèi)外掃頻激光光源的發(fā)

3、展進程，設計了研制掃頻激光光源的幾種方案，最終搭建了一套窄瞬時線寬的寬帶掃頻激光光源。掃頻激光光源中起調(diào)諧濾波作用的是光學調(diào)諧濾波器，而對于同一個濾波器，其光譜分辨率（掃頻激光光源的瞬時線寬）和自由光譜光譜范圍（掃頻激光光源的光譜帶寬或光譜范圍）成反比的關系。因此，為了同時得到窄瞬時線寬、寬帶寬的掃頻激光，本課題提出并設計了一種基于光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器和法布里珀羅調(diào)諧濾波器（Fabry-Perot Tunable Filter, FF

4、P-TF）組合調(diào)諧的環(huán)腔型掃頻激光光源，它兼?zhèn)淞斯鈻?旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器窄瞬時線寬和FFP-TF寬帶寬的功能。在實驗室現(xiàn)有儀器的基礎上，我們在光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器系統(tǒng)中引入望遠鏡系統(tǒng)，通過擴大照射在光柵上的光斑大小，以盡量減小光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡系統(tǒng)的自由光譜范圍并增大光譜分辨率。通過方案的設計和儀器的選擇，我們搭建了窄瞬時線寬的寬帶掃頻激光光源系統(tǒng)，輸出光譜通過單點探測器接到示波器得到掃頻激光光源的時序圖，接到光譜儀得到掃頻激光光源的波序

5、圖。
　　本文正文部分分為五章:
　　第一章緒論，先介紹了OCT技術的原理和發(fā)展，然后詳細介紹了掃頻OCT的核心部件——掃頻激光光源的研究發(fā)展現(xiàn)狀，最后闡述了本課題的意義、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點。
　　第二章掃頻激光光源的基本理論，詳細介紹了掃頻激光光源的基本原理，并分析了掃頻激光光源的主要性能指標:光源波長、光譜寬帶、瞬時線寬、掃頻速度及光功率。
　　第三章系統(tǒng)方案設計，分為光學系統(tǒng)設計和同步裝置設計。光學系統(tǒng)方案設

6、計，具體論述了窄瞬時線寬的寬帶掃頻激光光源的光學系統(tǒng)部分的設計方案，提出了幾種提高光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器的光譜分辨率及降低其自由光譜范圍的方案，分析了各種方案的實現(xiàn)原理和優(yōu)劣勢，并確定了光學系統(tǒng)中各器件的設計參數(shù)，得出理論波序圖;為了使光柵/旋轉(zhuǎn)多面鏡濾波器和FFP-TF的波長調(diào)諧達到時序和波序上的一致，從而實現(xiàn)掃頻激光的穩(wěn)定輸出，本課題還設計了一個同步促發(fā)裝置。
　　第四章系統(tǒng)搭建和實驗數(shù)據(jù)，通過對儀器的選擇和確立，按照第三章所