Расширение возможностей оптической когерентной томографии с помощью поляризованного излучения

• Автор: Куранов, Роман Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03, 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 150 с. : ил

1.1. Оптическая когерентная томография ОКТ

1.2. Возможности ОКТ в исследовании биологических объектов

1.3. Использование поляризованного излучения в ОКТ

1.3.1. Сохраняющее поляризацию волокно в ОКТ

1.3.2. Оптимизация оптических схем для повышения отношения сигнала

к шуму

1.3.3. Поляризационночувствительная ОКТ ПЧ ОКТ

ГЛАВА 2. Корреляционновременной анализ низкокогерентных интерференционных схем с дефектами анизотропии в оптическом тракте
2.1. Принципы корреляционновременного подхода в интерферометрии с широкополосными источниками поляризованного излучения
2.2. Корреляционновременной анализ в случае одного дефекта анизотропии в оптическом тракте
2.2.1. Дефекты при торцевом сочленении двух сохраняющих поляризацию оптических волокон
2.2.2. Модель искусственно наведенного дефекта анизотропии в сохраняющем поляризацию оптическом волокне
2.2.3. Экспериментальное исследование эффекта вычитания в случае наведенного дефекта анизотропии
2.3. Корреляционновременной анализ для произвольного количества дефектов анизотропии в оптическом тракте
2.3.1. Вывод общей формулы
2.3.2. Определение амплитуд и задержек
2.3.3. Теория возмущений
2.3.4. Учет дисперсии оптического тракта
2.3.5. Примеры применения корреляционновременного анализа
2.3.5.1. Дефекты анизотропии до светоделительного элемента
2.3.5.2. Экспериментальное и теоретическое исследование дефектов анизотропии в плечах низкокогерентного интерферометра
2.4. Заключение
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование расширения возможностей ОКТ для исследования биологических объектов с помощью поляризованного излучения
3.1. Введение
3.2. ОКТ для улучшения качества рефракционной хирургии глаза
3.3. Совместное исследование свойств биотканей с помощью кроссполяризационной и стандартной ОКТ
3.4. Заключение
ГЛАВА 4. Поляризованное излучение для повышения эффективности использования мощности источника в методе ОКТ
4.1. Повышение отношения сигнала к шуму в ОКТ за счет ослабления мощности в опорном плече
4.2. Повышение отношения сигнала к шуму в ОКТ за счет оптимального распределения мощности источника в портах светоделителя
4.3. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Идея временной селекции отраженной и однократно рассеянной компоненты света для контрастирования изображений объектов, находящихся на определенном расстоянии от фотокамеры с помощью быстрого затвора, была высказана в конце шестидесятых . Тот же метод использовали Бгщиау и МаЦйс в г для визуализации плоских изображений через слаборассеивающую среду. Вследствие использования пикосекундных технологий длительность импульсов 7 ггс, время срабатывания оптического затвора менее пс достигнутое ими разрешение составило около 3 мм. Кроме того, в данной работе впервые было предложено использование селекции информативной компоненты света для видения сквозь кожу при дальнейшем укорочении времен лазерных импульсов до одной и менее пикосекунды. В частности в работе предлагалось визуализировать сосуды. С появлением фемтосекундных лазерных технологий стала возможна селекция информативной компоненты света на масштабах порядка нескольких десятков микрометров. Однако отсутствие затворов с требуемыми временами срабатывания 0 фс привело к созданию иного способа селекции информативной компоненты света. В г. Фуджимото из Массачусетского Института технологий I была применена интерференционная методика . В работе была показана возможность измерений характерных масштабов в приповерхностных слоях биологических тканей. Интерференционная методика является гетеродинной, что обеспечивает ее высокую чувствительность в работе чувствительность составляла 7 от падающей на объект энергии в импульсе. В качестве источника при этом использовался фемтосекундный кольцевой лазер на красителях длительность импульса фс с центральной длиной волны около 5 мкм. Точность метода составляла мкм. Практически в то же время интерференционный метод с широкополостными источниками непрерывного оптического излучения был развит для локации неоднородностей в оптических волокнах . Разрешение по глубине при этом определяется длиной когерентности источника. Данный метод был применен в г. Венского Университета под руководством Адольфа Ферчера . В качестве источника использовался полупроводниковый лазер с простейшей поперечной структурой электрического поля и большим числом продольных мод. Ширина спектра лазера составляла 2 нм, при этом продольное разрешение составило мкм. В работе впервые было предложено использовать в качестве источника суперлюминесцентный диод СЛД для измерения расстояний в биологических объектах с помощью интерференционной методики. СЛД вследствие относительной дешевизны, надежности и компактности, а также вследствие высокой степени поперечной пространственной когерентности и высокой спектральной яркости излучения, оказались наиболее подходящими источниками для такого типа измерений. Фуджимото. В последнее время появились также СЛД с длиной когерентности менее Юмкм ,. Таким образом, к концу восьмидесятых годов прошлого века были сформулированы и экспериментально проверены основные аспекты иизкокогерентной интерферометрии, которая лежит в основе метода оптической когерентной томографии. Принцип низкокогерентной интерферометрии состоит в следующем см. Излучение от низкокогерентного источника поступает в двуплечий интерферометр в данном случае это интерферометр Майкельсона после чего с помощью светоделительного элемента часть излучения интерферометра направляется на объект, а другая часть на глухое зеркало. В интерферометре происходит сложение излучения, отраженного или рассеянного исследуемым объектом в предметном плече, и референтного излучения, отраженного от глухого зеркала в опорном плече. Сигнал интерференции может иметь ненулевое значение только в том случае, если оптические пути в плечах интерферометра совпадают с точностью до длины когерентности зондирующего излучения. В большинстве работ сканирование в глубину объекта осуществляется при изменении с постоянной скоростью разности длин сигнального и опорного плеч Аскан. Осуществляемая таким образом методика приема обеспечивает большой динамический диапазон за счет сбивания слабого сигнала от объекта с мощным гетеродином излучение в опорном плече. Так, принятый даже от приповерхностных слоев биоткани рассеянный свет слабее исходного уровня зондирующего излучения на дБ.