光學相干層析成像系統(tǒng)研制與無損檢測應用研究.pdf

1、光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種基于信號光和參考光干涉的非侵入式高分辨率成像技術。自誕生以來，提高成像速度和分辨率，一直是OCT領域重要的研究方向。OCT不僅可以應用于生物醫(yī)學領域，基于其高速無損高分辨率的成像特性，OCT還可以用于工業(yè)無損檢測領域，這對OCT系統(tǒng)的成像速度和分辨率等性能提出了更高要求。
　　傳統(tǒng)的譜域OCT在成像速度上已經(jīng)達到瓶頸，為了打破這種限制，針對工

2、業(yè)在線檢測領域對成像速度的需求，研制了線照明并行譜域OCT系統(tǒng)。傳統(tǒng)的譜域OCT系統(tǒng)使用線陣相機，相機一次曝光只能獲取單點位置的軸向掃描信號(A-scan)。線照明并行譜域OCT系統(tǒng)采用高速面陣CMOS相機，單次拍攝即可獲取完整的橫截面(B-scan)圖像。此外，基于線照明面陣探測器的并行譜域OCT系統(tǒng)，可以同時獲取沿線照明方向各位置處的深度分辨信息，避免了橫向掃描機構的應用。研制的線照明并行譜域OCT系統(tǒng)的軸向分辨率為17.9μm，并

3、行方向上的橫向分辨率55.7μm，掃描方向上的橫向分辨率為24.8μm，軸向掃描速率為128000 A-scan/s，橫向視場為32 mm，空氣中成像深度大于6mm，成像靈敏度達到62 dB以上。利用研制的線照明并行譜域光學相干層析成像系統(tǒng)，開展了不同類型玻璃表面及其內部缺陷的檢測應用研究。
　　針對成像分辨率的要求，研制了超高分辨率譜域OCT系統(tǒng)。OCT系統(tǒng)的橫向分辨率和軸向分辨率是相互獨立的，即使在探測光束數(shù)值孔徑很低的情況下

4、，依然能夠實現(xiàn)較高的軸向分辨率。研制的超高分辨率OCT基于超連續(xù)激光光源，通過優(yōu)化的方案設計和數(shù)據(jù)處理算法，實現(xiàn)了亞微米級的軸向分辨率。經(jīng)過實驗驗證，系統(tǒng)軸向分辨率為0.9μm，最大成像深度0.6 mm，信噪比優(yōu)于100dB。通過對比驗證，超高分辨率譜域OCT系統(tǒng)相對于標準的譜域OCT系統(tǒng)具有巨大的分辨率優(yōu)勢。同標準的譜域OCT系統(tǒng)相比，不僅可以生物組織的更加清晰的結構圖像，在材料無損檢測領域可以獲取更加清晰的截面圖像，可以快速對被測材