[发明专利]增加扫频光学相干层析成像系统成像深度范围的方法

摘要

一种增加扫频光学相干层析成像系统成像深度范围的方法。该方法通过高速采集时间等间隔的系统干涉信号，并将该时间等间隔的系统干涉信号标定为波数等间隔的系统干涉信号以增加系统的成像深度范围。高速采集的速率越大，一个光谱范围内的采样点数就越多，系统的成像深度范围也越大。数据处理中，利用在扫频光学相干层析成像系统中引入的光程差为固定值的干涉信号，将高速采集的时间等间隔的系统干涉信号标定为波数等间隔的系统干涉信号。本发明的实现方式结构简单，易于操作，降低了系统成本和复杂性。

主权项

1.一种增加扫频光学相干层析成像系统成像深度范围的方法，该扫频光学相干层析成像系统中扫频光源(1)的输出端口与第一耦合器(21)的第一端口(211)相连，第二端口(212)连接至第二耦合器(24)的第一端口(241)；第一耦合器(21)将光分为第三端口(213)、第四端口(214)输出，分别连接至样品光路(22)和参考光路(23)；所述的第一耦合器(21)的第三端口(213)连接至样品光路(22)的第一准直透镜(221)，在准直光的出射方向依次放置二维扫描振镜(222)、聚焦透镜(223)和待测样品(224)；所述的第四端口(214)连接至参考光路(23)的第二光束准直器(231)，在参考光路中，沿光的前进方向依次是第二光束准直器(231)、色散补偿块(233)和第三准直透镜(234)，参考光路(23)的输出端口连接至第二耦合器(24)的第二端口(242)；第二耦合器(24)的两个输出端口(243和244)连接至平衡探测器(3)，再通过数据采集卡(4)与计算机(5)相连，其特征在于该方法包括以下步骤：①在扫频光学相干层析成像系统引入光程差为固定值的干涉信号Is，该干涉信号Is或通过在该系统的参考光路中放置透明薄片(232)产生，或由两个间距很小的光纤端面或透镜表面产生；②利用数据采集卡(4)高速采集扫频光学相干层析成像系统的干涉信号阵列I，该干涉信号阵列I包含光程差为固定值的干涉信号阵列Is和参考臂的光与样品臂的光发生干涉得到的样品干涉信号阵列Irs；所述的数据采集卡的采样速率不小于扫频光学相干层析成像系统中扫频光源的外部时钟的最大频率；所述的光程差为固定值的干涉信号阵列Is和样品干涉信号阵列Irs在各个采样时刻的波数是完全相同的，所述的干涉信号阵列I是由光程差为固定值的干涉信号阵列Is和样品干涉信号阵列Irs对应点的数值叠加获得；所述的干涉信号阵列Is沿横向扫描方向的数值均相同；③对干涉信号阵列I中每一个沿轴向方向的一维信号阵列进行傅里叶变换(FFT)后找到透明薄片产生的干涉信号所对应的频率，然后依次进行滤波和逆傅里叶变换(iFFT)获得透明薄片的复干涉信号阵列I'_s，再对该复干涉信号阵列I'_s进行求幅角运算(angle())并解包裹，获得其解包裹的时间等间隔的相位阵列④根据波数k、光程差d与相位Φ的关系Φ＝kd可知，当光程差d为一个固定值时，相位Φ与波数k是线性关系，因此为了获得波数等间隔的k，可以用波数等间隔的相位Φ代替,对相位阵列中每一个沿轴向的一维相位阵列求最小值和最大值并利用这两个值将从最小值到最大值的区间等分成P个点，获得新的波数等间隔的相位阵列所述的新的波数等间隔的相位阵列的等分点P需小于或等于一个光谱范围内的采样点数；⑤利用第④步中得到的波数等间隔的相位阵列和原始的时间等间隔的相位阵列对高速采集的时间等间隔的干涉信号阵列I进行插值，获得波数等间隔的干涉信号阵列I_new；⑥对获得的波数等间隔的干涉信号阵列I_new进行逆傅里叶变换等数据处理和图像重建算法，得到样品的层析结构图像；数据采集时采样速率越大，一个光谱范围内的采样点数越多，标定后的波数等间隔的点数P也越多；由公式可知，当系统中光源的中心波长λ₀和扫描带宽△λ确定后，系统的最大成像深度范围Z_max就越大。