基于雙光束干涉光譜測量的若干理論與技術(shù)分析.pdf

1、光譜測量與光學(xué)成像是光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中的兩個重要領(lǐng)域，有著密不可分的關(guān)系。變換光譜儀在光譜測量中倍受關(guān)注，尤其靜態(tài)傅里葉變換光譜儀(FourierTransform Spectrometer,FTS，也稱空間調(diào)制型FTS)以其瞬間光譜的探測能力強，抗震能力強、便于裝配、體積小巧和成本低廉的優(yōu)勢在一些工業(yè)的新應(yīng)用中更受青睞。在成像方面，光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)作為一種全新的光學(xué)斷層成

2、像技術(shù)，以其無輻射、非侵入、高分辨率及高探測靈敏度等特點，在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?FTS的本質(zhì)是利用測量光源的自相干函數(shù)，根據(jù)自相干函數(shù)與光譜的傅里葉變換關(guān)系來得到最后的光譜，是一種自相關(guān)測量方法。OCT是利用測量光的互相干函數(shù)(或者互相干函數(shù)的互譜)，來得到被測物體的深度結(jié)構(gòu)成像，是一種互相關(guān)測量方法。本文的主要創(chuàng)新點和工作如下： 1.通過對光源自相干函數(shù)與光譜的關(guān)系和互譜與物體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，將自相關(guān)理論

3、和互相干理論聯(lián)系起來，總結(jié)了傅里葉變換光譜儀和光學(xué)相干層析成像的測量本質(zhì)，就是對不同相干函數(shù)(自相干函數(shù)或互相干函數(shù))的測量。 2.針對空間調(diào)制型FTS調(diào)整中出現(xiàn)的干涉條紋的傾斜校正問題，進行了詳細(xì)的理論分析和干涉條紋模型的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，首次建立了傾斜鏡旋轉(zhuǎn)參數(shù)和干涉條紋旋轉(zhuǎn)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。利用Matlab對所總結(jié)推導(dǎo)的干涉條紋模型進行模擬，對所得的各種參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系進行驗證。 3.利用數(shù)字信號頻譜分析原理，推導(dǎo)出空

4、間調(diào)制型FTS的光程差采樣間隔、最小可測波長、有效采樣點數(shù)與光譜儀分辨率等重要參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系、影響因素與制約關(guān)系。實驗驗證了這種FTS的可行性，提出了相應(yīng)的改進方法。 4.通過對柱面鏡的光學(xué)特性的模擬和相關(guān)實驗的分析，得出在現(xiàn)有實驗系統(tǒng)條件下進行頻域OCT的二維掃描是可行的。 5.對頻域OCT的軸向分辨率隨深度加深而降低的現(xiàn)象進行了深入的剖析，提出了一種對不同探測深度圖像灰度補償?shù)姆椒āＭㄟ^對理想的、由多層均勻介質(zhì)組