Методы увеличения чувствительности и улучшения разрешения в задачах оптической когерентной томографии

• Автор: Шабанов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОПТИМИЗАЦИИ ПРИЕМА РАССЕЯННОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ КОГЕРЕНТНОЙ ТОМОГРАФИИ (ОБЗОР РАБОТ)
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ ФЛУКТУАЦИЙ ИЗЛУЧЕНИЯ
ОПТИЧЕСКОГО НИЗКОКОГЕРЕНТНОГО ШУМОВОГО ИСТОЧНИКА В ДВУХПЛЕЧЕВОМ ИНТЕРФЕРОМЕТРЕ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ОКТ-СИГНАЛА
2.1 Флуктуации интерференционного сигнала в теоретической модели узкополосного стационарного процесса с гауссовой статистикой
2.2 Экспериментальное измерение флуктуаций интенсивности и фазы суперлюминесцентного источника в коррелометре на базе интерферометра Маха-Цандера
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВЫСОКОТОЧНОГО
УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ В МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С НИЗКОЧАСТОТНЫМ РЕЗОНАНСОМ В ЗАДАЧАХ НИЗКОКОГЕРЕНТНОЙ
ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
3.1 Реализация согласованного динамического конфокального приема в методе оптической когерентной микроскопии с целью повышения чувствительности и пространственного разрешения

3.2. Электромеханический модулятор разности длин плеч
интерферометра с обратной связью по скорости движения
ГЛАВА 4 КОМПЬЮТЕРНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ГОЛОГРАФИЯ (КОГ)
4.1 Возможность преодоления ограничения пространственного разрешения в методе ОКТ за счет голографического принципа записи сигнала. Недостатки традиционных методов ОКТ
4.2 Принципы метода КОГ
4.3 Реализация метода компьютерной оптической голографии в экспериментальной установке
4.4 Обсуждение результатов эксперимента по компьютерной оптической голографии. Преимущества метода КОГ
РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ГЛАВЕ 4:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ОПТИЧЕСКИЙ ВОЛОКОННЫЙ
МУЛЬТИПЛЕКСОР НА ДЛИНЫ ВОЛН 1.3 И 0.64 МКМ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ АВТОРА ОПУБЛИКОВАНЫ В
РАБОТАХ:
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы исследований
Спектр радиофизических задач и проблем в области низкокогерентной интерферометрии, в последнее время значительно расширился. Активность исследователей в этой области резко возросла в связи с созданием оптической когерентной томографии (ОКТ) - нового, неинвазивного метода построения изображения внутренней структуры биоткани, оптически мутной среды, с высоким пространственным разрешением (1 - 10 мкм) [1-6]. Для ОКТ-диагностики используется низкокогерентное излучение ИК-диапазона (в так называемом “терапевтическом окне прозрачности” 800-1300 нм) с относительной шириной спектра оптического излучения 0,05-0,1. В этом диапазоне ослабление света происходит в основном из-за процессов рассеяния при существенно меньшем влиянии поглощения. Нижняя по длине волны граница окна прозрачности обусловлена сильным поглощением крови, верхняя граница - поглощением воды. Использование излучения этого диапазона позволяет достичь наибольших глубин проникновения в среде, поскольку транспортная длина баллистических фотонов в среде составляет 150-300 мкм. Изображение, однако, можно получать с глубины, не превышающей 1-2 мм, в пределах которой удается выделить баллистические фотоны на фоне изотропного рассеяния. Полезный сигнал в схемах ОКТ формируется в результате интерференции двух оптических лучей - опорного излучения и баллистической компоненты рассеянной объектом зондирующей волны. В корреляционном варианте, с появлением которого стартовал метод ОКТ, интерференционный сигнал не равен нулю, если только разность плеч интерферометра не превышает длины когерентности. зондирующего„излучения. .Это, позволяет производить локацию внутренних оптических неоднородностей объекта за счет выделения рассеянного света с определенной групповой задержкой и отсекать фоновую засветку, определяемую многократным рассеянием. В
Видно, что при нулевой задержке флуктуации суммы интенсивностей и фазовой компоненты равны по мощности и полностью скореллированы -амплитуда всего процесса есть сумма амплитуд его отдельных (и равных друг другу) компонент, а его мощность в четыре раза больше мощности каждой из компонент (на рис. 2.2 и 2.4 значения для спектра при нулевой частоте для кривой 1 равны 1.25, а на рис. 2.3, при тех же условиях, но уже для всего процесса, - 5). При выходе же времени задержки за пределы функции автокорреляции мощность фазовой части уменьшается вдвое, а корреляция с первой частью, как показано выше и как видно из графиков на рис. 2.2, 3 и 2.4 , кривая 3, полностью исчезает — мощность суммарного процесса равна сумме мощностей этих компонент.
На рис. 2.5 и отражена корреляция между отдельными частями интерференционного сигнала. Здесь показана зависимость от Т мощности шума, или квадрата дисперсии полного интерференционного сигнала (2.2):
Е2= д*(0)-5-^(0-(2.12)
6ГО —|
Рис. 2.5 Зависимость мощности шума, или квадрата дисперсии Е2 полного интерференционного сигнала, от времени задержки Т.