[发明专利]用于二次采样/圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调

说明书

一种方法，包括：使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂；使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移而在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年7月30日提交的美国临时申请第62/711,728号和2019年1月31日提交的美国临时申请第62/799,582号，本申请要求其权益并要求其优先权，这些临时申请的全部内容出于所有目的通过引用结合于此。

关于联邦资助研究的说明

本发明是在国立卫生研究院(NIH)授予P41EB015903下由政府支持完成的。政府具有本发明中的某些权利。

背景技术

频域中的采集已将光学相干断层扫描技术的灵敏度和成像速度提高了几个数量级，但对采集带宽施加了约束，这限制了成像范围、光学带宽或同时限制了两者。相干圆形测距(CR)允许同时以高速并且以长距离和高轴向分辨率成像。通过使用光学频率梳，干涉信号的深度空间被折叠，从而在大大降低RF带宽的情况下实现长成像距离。CR将傅里叶域技术的高成像速度和灵敏度与根据时域OCT已知的长成像距离结合。不幸的是，在以频率梳自由光谱范围(FSR)的主要测量范围的几倍成像时，频率梳的使用产生会导致伪像的RF误差。为了访问完整深度范围，实施高效、高速和稳定的方法来采集解析(也称为复合)干涉信号是有益的。在CR的某些先前报告中，这已经通过基于无源偏振的光学正交解调来实现。尽管该方法已将伪像减少了超过50dB，但它使用了相对复杂的光学电路，并且在与频繁的重新校准例程配对时，已获得最佳性能。用于执行解调的更稳健的方法可以简化这些CR系统的构造和操作。

发明内容

相应地，在各实施例中，本发明公开了主动相位调制方法，其使用相位调制器(PM)来提供对检测到的信号的稳定的I/Q解调，使得可以获得包括实同相(I)和虚正交(Q)信号分量、以高达或超过1MHz的高激光重复率的复合信号，这使得将CR用于临床和工业应用变得可行。

在本发明的一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂；使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移而在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，在第一时间段期间第一相移是0度并且在第二时间段期间第二相移是90度。

在一些实施例中，施加相移进一步包括：将相移施加到电磁辐射源的参考部分，采集同相数据进一步包括：基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分之间的第一干涉来采集同相数据，采集正交数据进一步包括：基于在第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分之间的第二干涉来采集正交数据，并且确定复合干涉信号进一步包括：基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。