[发明专利]全深度谱域光学相干层析成像装置及方法

摘要

本发明公开了一种全深度谱域光学相干层析成像装置及方法，该装置包括沿光路方向依次设置的光源、光纤型迈克尔逊干涉系统、光谱仪和信号处理系统。宽带光源发出的光经过2×2光纤耦合器后分别经过参考臂和样品臂后返回，经光谱仪分光后聚焦的线阵CCD上，得到干涉光谱。利用预存在电脑里的不同光程差下的干涉光谱信号对获得的样品的干涉光谱进行处理得到二维图像，相比于传统的傅里叶变换算法，该图像重构算法能够使得纵向分辨率不随深度的改变而改变。利用重构的一系列二维图像合成样品的三维结构图，实现对样品的微米级别的测量。

主权项

一种全深度谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，基于全深度谱域光学相干层析成像装置，该装置包括沿光路方向依次设置的光源(1)、光纤耦合器(2)、第一准直透镜(3)、第一聚焦透镜(4)、平面镜(5)、第二准直透镜(6)、X扫描振镜(7)、Y扫描振镜(8)、第二聚焦透镜(9)、载物台(10)、第三准直透镜(11)、衍射光栅(12)、第三聚焦透镜(13)、线阵CCD(14)、电脑(15)和线性位移台(16)，其中平面镜(5)固定于线性位移台(16)上且平面镜(5)位于第一聚焦透镜(4)的焦平面，线阵CCD(14)设于第三聚焦透镜(13)的焦平面，线阵CCD(14)的输出端接入电脑(15)，所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高；成像方法包括以下步骤：步骤1，将光纤耦合器(2)参考臂的输出端置于第一准直透镜(3)的前焦点处，将平面镜(5)置于第一聚焦透镜(4)后焦面上；步骤2，将光纤耦合器(2)的样品臂的输出端置于第二准直透镜(6)的前焦点处，调节X扫描振镜(7)、Y扫描振镜(8)相对的位置方向使得光路转折90度，并且使得准直后的光斑偏离Y扫描振镜(8)的转轴但在X扫描振镜(7)的转轴上，调节第二聚焦透镜(9)使得准直光聚焦到载物台(10)的平面镜上并沿原路返回；步骤3，将光纤耦合器(2)的探测臂输出端置于第三准直透镜(11)的前焦点处产生准直光，调节衍射光栅(12)的位置及方向使得该准直光以30度角入射至衍射光栅(12)，调节第三聚焦透镜(13)的位置使得第三聚焦透镜(13)的光轴与衍射光的方向同轴并且使得衍射光斑处于第三聚焦透镜(13)中心，调节线阵CCD(14)的位置，使得CCD的探测面处于第三聚焦透镜(13)的后焦面上；步骤4，在样品臂中的载物台(10)上设置平面镜，调节使光聚焦在该平面镜上，使样品臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器(2)的光束发生干涉，启动线性位移台(16)获得不同光程差下的干涉光谱，探测臂中的线阵CCD(14)将干涉光谱信号转换为电信号输入电脑(15)存储于电脑中；步骤5，保持样品臂不变，将样品臂中载物台(10)上的平面镜换为待测样品，调节载物台(10)使样品臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器(2)的光束发生干涉，驱动X扫描振镜(7)、Y扫描振镜(8)进行横向扫描获得三维干涉光谱信号；步骤6，探测臂中的线阵CCD(14)将干涉光谱信号转换为电信号输入电脑(15)，通过步骤4中存储的干涉光谱重构二维图像，并将一系列的二维图像合成待测样品的三维结构图。