光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)研制與無損檢測應(yīng)用研究.pdf

1、光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種基于信號(hào)光和參考光干涉的非侵入式高分辨率成像技術(shù)。自誕生以來，提高成像速度和分辨率，一直是OCT領(lǐng)域重要的研究方向。OCT不僅可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，基于其高速無損高分辨率的成像特性，OCT還可以用于工業(yè)無損檢測領(lǐng)域，這對(duì)OCT系統(tǒng)的成像速度和分辨率等性能提出了更高要求。
　　傳統(tǒng)的譜域OCT在成像速度上已經(jīng)達(dá)到瓶頸，為了打破這種限制，針對(duì)工

2、業(yè)在線檢測領(lǐng)域?qū)Τ上袼俣鹊男枨?，研制了線照明并行譜域OCT系統(tǒng)。傳統(tǒng)的譜域OCT系統(tǒng)使用線陣相機(jī)，相機(jī)一次曝光只能獲取單點(diǎn)位置的軸向掃描信號(hào)(A-scan)。線照明并行譜域OCT系統(tǒng)采用高速面陣CMOS相機(jī)，單次拍攝即可獲取完整的橫截面(B-scan)圖像。此外，基于線照明面陣探測器的并行譜域OCT系統(tǒng)，可以同時(shí)獲取沿線照明方向各位置處的深度分辨信息，避免了橫向掃描機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。研制的線照明并行譜域OCT系統(tǒng)的軸向分辨率為17.9μm，并

3、行方向上的橫向分辨率55.7μm，掃描方向上的橫向分辨率為24.8μm，軸向掃描速率為128000 A-scan/s，橫向視場為32 mm，空氣中成像深度大于6mm，成像靈敏度達(dá)到62 dB以上。利用研制的線照明并行譜域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，開展了不同類型玻璃表面及其內(nèi)部缺陷的檢測應(yīng)用研究。
　　針對(duì)成像分辨率的要求，研制了超高分辨率譜域OCT系統(tǒng)。OCT系統(tǒng)的橫向分辨率和軸向分辨率是相互獨(dú)立的，即使在探測光束數(shù)值孔徑很低的情況下

4、，依然能夠?qū)崿F(xiàn)較高的軸向分辨率。研制的超高分辨率OCT基于超連續(xù)激光光源，通過優(yōu)化的方案設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理算法，實(shí)現(xiàn)了亞微米級(jí)的軸向分辨率。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)軸向分辨率為0.9μm，最大成像深度0.6 mm，信噪比優(yōu)于100dB。通過對(duì)比驗(yàn)證，超高分辨率譜域OCT系統(tǒng)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的譜域OCT系統(tǒng)具有巨大的分辨率優(yōu)勢。同標(biāo)準(zhǔn)的譜域OCT系統(tǒng)相比，不僅可以生物組織的更加清晰的結(jié)構(gòu)圖像，在材料無損檢測領(lǐng)域可以獲取更加清晰的截面圖像，可以快速對(duì)被測材