【实验目的】

使用 SS-OCT 系统,采集在体兔眼角膜和在体兔眼虹膜OCT图像。

 

【系统组成】

1.扫频激光器

2.偏振控制器

3.光纤耦合器

4.光纤环形器

5.参考臂(由光学镜片、光阑、反射镜等光学组件组成)

6.样品臂(由光学镜片、扫描振镜等光学组件组成)

7.平衡探测器

8.数据采集卡

9.计算机

 

 【原理概述】

SS-OCT 光路系统的工作原理可简化为为:“发射、分束、合束、探测”。

 

SS-OCT 系统原理图由下图1所示,扫频激光器发射的光经耦合器分光,一部分光通过环形器进入参考臂,经反射镜反射后返回系统光路;另一部分光经扫描振镜反射后经过透镜到达样品的位置,经过样品不同层次的组织结构的反射和散射之后返回系统光路,样品臂的反射光经环形器后,在耦合器内和参考臂的反射光进行干涉;干涉后的光信号的信息,由平衡光电探测器和采集卡完成光电转换和数据采集;最后通过计算机对获取的时域数据进行快速傅里叶变换,得到样品内部不同深度信息的频域数据,即可对样品进行图像重建,完成成像。
 

图1  SS-OCT 系统原理图

 

根据上述“发射、分束、合束、探测”这一原理过程,可实现重建实现单位像素的被测样品信息采集,这一过程为OCT系统的一次“A-Scan”。A-Scan就是对被测样品单位像素的内部结构深度信息的一次轴向扫描的过程,可获得被测样品单位像素的内部结构的深度信息。获得被测样品整个立方体积的深度信息数据,还需要扫频激光器和扫描振镜通过“扫频”和“扫描”来实现OCT系统的“B-Scan”。B-Scan可以理解为多次A-Scan过程所组成的,连续扫描被测样品立体面,并获得被测样品立体面的内部结构深度信息的过程。为了获得样品整个立方体积的深度信息数据,需要在不同方向上对样品连续扫描,这一过程中采集卡还需要在扫描时向扫频激光器提供触发和时钟信号,才能最终完成整个样品立方体积的成像。

 

简单来说,SS-OCT 系统获取被测样品的内部结构信息的过程,可以理解为是一次“点线面”的过程,且这个过程的每个“点”包含被测样品全部深度的信息。在SS-OCT 系统采集完被测样品整个立方体积的内部组织深度信息数据并重建模型后,可选择横向、轴向或纵向进行切面,并生成对应切面的图像。

 

在实际的成像过程中,干涉信号还会存在直流项和自相关项等干扰因素,这些干扰因素会导致成像模糊。本次实验采用数据预处理技术,并使用平衡探测器探测干涉信号,可实现滤除干涉信号中大部分的直流项和自相关项,同时可消除共模干扰,使系统的灵敏度更高,扩展系统的成像范围,使成像的图像更为清晰。

 

【实验数据】

 

图2  兔眼角膜OCT图像

 

图3  兔眼虹膜OCT图像

 

采集获得的在体兔眼角膜和在体兔眼虹膜的OCT图像如上图2和图3所示。

 

 

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