[发明专利]一种色散补偿装置及含有该装置的OCT系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种色散补偿装置及含有该装置的成像系统，具体而言，本发明涉及用于光学相干层析成像系统以解决成像系统中色散问题的一种复合式色散补偿装置及含有该装置的光学相干层析成像系统。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术，具有不接触，无损伤，分辨率高的特点。其从诞生起就用于人眼结构的测量，是当前世界上唯一能高分辨无损测量人眼眼底内部层析结构的技术。OCT系统包括相干长度非常短的光源，一个迈克尔逊干涉仪，这个干涉仪通常为光纤耦合器，一个样品臂，光照射到待测的样品上，一个参考臂，光照到反射镜上，一个光电信号解调和信号处理系统。由于光源相干长度非常短，只有参考臂光程同样品臂光程(指物理光程)差在相干长度以内的光才能发生干涉。OCT系统只对干涉的信号进行测量，通过测量得到的干涉信号解析出干涉位置的样品的散射特性。改变参考臂的光程，就可以改变干涉位置，获得不同深度的散射特性。这个过程称为纵向扫描。系统光源相干长度即是纵向分辨率，对应着层析结构的清晰度。有很多因素会影响系统性能使其实际的纵向分辨率达不到理论精度，其中最重要的因素是色散问题。即参考臂和样品臂两路光的色散情况不同。

色散效应是源于不同的光的分量(不同的模式或不同频率)在介质中传输的速度不同。如果样品臂返回的光和参考臂返回的光所经过的介质和光程完全一样，二者干涉是不受色散影响的。但是如果两路光的光路有差异，就有可能形成色散差异，引起OCT信号的包络展宽，造成纵向分辨率的下降。弥补这种色散差异的方法称为色散补偿。色散补偿大致可分为硬件补偿和软件补偿两类方法。硬件补偿是直接在参考臂上加入和样品臂匹配的色散介质，消除色散差；软件补偿则是先把信号采集进来，在计算机里通过对信号加载一定的算法，最后得出没有色散影响时的信号。硬件补偿好处在于速度快，软件补偿则具有灵活，适应性强的优势。在早期的时域OCT系统时代，色散补偿主要是快速扫描光学延迟线，它可以将纵向扫描和补偿一体化。在频域OCT和3D-OCT系统时代，色散补偿主要通过软件算法或加玻璃的硬件方法来补偿。

频域OCT系统相比于时域OCT系统的最大优势是成像速度的提高。以获取一幅1000线图像需要时间为例，时域需要1秒左右，频域只需要0.01~0.1秒。频域OCT系统可以通过将获得的光谱经过希尔伯特变换得到相位信息，在相位上进行增减，实现色散补偿，这种方法属于软件色散补偿方法。其效果虽然好，但是速度慢，严重影响成像速度，削弱了频域OCT的优势。所以在实用化系统中，多用硬件设置的方式完成色散补偿。

发明内容

在介绍本发明的技术方案之前，先对本发明的构思做一分析如下：

硬件补偿一般使用的色散介质为玻璃或者水。水的折射率经验公式为：

n(λ)=1.313242+15.7834λ-4382λ2+1.1455×106λ3---(1)]]>

BK7玻璃的折射率经验公式为：