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CH4-12

傅里叶变换光谱仪光学相干层析术

FourierTransformSpectrometer

OpticalCoherenceTomography1.光谱分析—傅里叶变换光谱仪傅里叶变换光谱仪（FTS）是在迈克耳孙干涉仪的基础上发展起来的，其工作原理和传统的色散型光谱仪（棱镜光谱仪、光栅光谱仪）完全不同记录干涉场中某点（迈克耳孙干涉图样中心处）干涉光强在时间推移过程中随光程差的变化，然后通过计算机处理将所记录的干涉图转化为光谱图探测器接收到的两光束干涉光强公式可写为两相干光束的振幅相等，γ取值为1用波数

=1/表示的两光束干涉光强公式:设入射到干涉仪的光波含有多种波长成分，光谱强度的分布函数为B(

),处于

至

+

间隔内的光强为B(

)d

对各种波长积分得所有光谱产生的干涉光强为：＝0时：--傅里叶余弦变换扩展到复数上式表明干涉光强信号是光源光谱分布函数B(

)的傅里叶余弦变换。其逆变换可以写为得到干涉图i(△)～△曲线，电子计算机完成傅里叶变换，获得B(

)~

曲线，即为光谱图2.迈克耳孙干涉原理的新应用－光学相干层析术（OpticalCoherenceTomography－OCT)OCT是继x射线CT、核磁共振等成像技术之后发展起来的又一新的层析成像技术,在材料微结构检测、生物活体组织断层成象、癌症的早期诊断等领域有重要的应用价值OCT原理探测器低相干光源OCT原理图M样品特点：非侵入式高分辨率高速度OCT系统结构图低相干光源探测器超外差电路数据采集系统数据处理L1L2L3生物体2×2光纤耦合器参考光反射镜信号臂参考臂1.OCT实验装置－光纤化的迈克耳孙干涉仪低相干光源干涉产生的图样具有良好的空间定位性扫描纵向定位于一点横向线扫描得一幅层析图纵向分辨率公式:外差式检测,提高信号检测的灵敏度其中

为Bandwidth(FWHM)。例如:对于中心波长

=830nm,

=25nm,则求出分辨率δ≈12μm。OCT的分辨率相干长度与分辨率的关系：待测物体上某点的干涉信号强度一半的位置与其纵深方向上相邻点的干涉信号强度一半的位置重叠时，意味着两相邻点刚好能够分辩。ΔLΔLδ光程相差2δ入射光后向散射两相邻点之间的光程之差是两相邻点距离的两倍。由此得到OCT成像的纵向分辨率为：举例说明１．SLD光源中心波长：830nm带宽：18nm

计算得到纵向分辨率：17µm。２．超短脉冲光源(飞秒激光) 中心波长：830nm带宽：260nm

计算得到纵向分辨率：1.2µm常用生物医学层析成像技术分辨率比较X射线CT超声成像核磁共振成像OCT成像分辨率300µm~1mm500µm~1mm100µm~500µm1µm~50µmOCT与高频率超声成像结果对比洋葱表皮的

OCT图像实际样品大小为10mm×4mm，图中横向分辨率约为20μm，纵向分辨率约为25μm

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