OCT光源 扫频激光器

一、核心原理

1. 波长 - 时间映射：激光器在极短时间内（μs~ns 级），按固定速率从短波长扫到长波长（或反向），输出波长是时间的精确函数。
2. 干涉与深度解析：
   • 扫频光经干涉仪分为参考臂与样品臂。
   • 样品不同深度的反射光，与参考光发生干涉，产生差频信号。
   • 差频频率与深度一一对应，经傅里叶变换直接重构深度信息。
3. 关键公式（轴向分辨率）：
   Δz=π⋅n⋅Δλ2ln2⋅λ02​​
   • λ0​：中心波长
   • Δλ：扫描带宽（越大分辨率越高）
   • n：样品折射率

二、核心技术参数（OCT 应用）

• 中心波长（决定穿透深度）
  • 1060 nm：水吸收弱，适合眼科视网膜、高水含量组织。
  • 1310 nm：散射低、穿透深，适合皮肤、消化道、心血管。
  • 1550 nm：光纤通信波段，适合工业检测、光纤传感。
• 扫描带宽（决定轴向分辨率）
  • 典型：100~180 nm
  • 分辨率：5~15 μm（带宽越宽，分辨率越高）
• 扫描速度（决定成像帧率）
  • 商用：50 kHz~400 kHz（A-scan 线速率）
  • 科研：MHz 级
• 输出功率
  • 典型：10~50 mW（平衡探测，灵敏度高）
• 相干长度
  • 决定最大成像深度（通常 > 10 mm）
• 瞬时线宽
  • 极窄（~0.01~0.1 nm），保证长距离干涉与高灵敏度

三、主流技术路线

1. MEMS-VCSEL 扫频激光
   • 结构：MEMS 可调谐垂直腔面发射激光器 + SOA 功率放大
   • 优势：超高速（MHz）、体积小、功耗低、寿命长
   • 代表：OCTLIGHT Caliper 系列（眼科 OCT 主流）
2. 光纤环形腔 + 可调谐滤波器（FFP-TF）
   • 结构：全光纤环腔、半导体光放大器（SOA）、光纤法布里 - 珀罗可调谐滤波器
   • 优势：带宽极宽（>150 nm）、功率高、相干长度长
   • 代表：Santec HSL 系列、Axsun 1310 nm 系列
3. DBR / VT-DBR 半导体激光器
   • 结构：电调谐分布式布拉格反射激光器
   • 优势：集成度最高、成本低、线性度好
   • 局限：带宽较窄（<100 nm）

四、SS-OCT 对比 SD-OCT（核心优势）

• 成像速度：SS-OCT 10~100 倍更快（可达 400 kHz A-scan）。
• 灵敏度：SS-OCT 灵敏度滚降更小，深层成像信噪比更高。
• 成像深度：SS-OCT 相干长度更长，深度更大。
• 应用场景：SS-OCT 更适合活体动态成像（如眼底血流、心跳、内镜）。

五、典型商用产品

• Santec HSL-20（1310 nm）
  • 扫描速度：100 kHz
  • 带宽：105 nm
  • 功率：40 mW
    
• Axsun 1060 nm / 1310 nm
  • 速度：200 kHz
  • 带宽：140 nm
    

    1310nm扫频激光器
• OCTLIGHT Caliper-HERO（1060 nm VCSEL）
  • 速度：MHz 级
  • 应用：眼科超广角 OCT

六、主要应用领域

• 医疗
  • 眼科：视网膜、视神经乳头、青光眼、眼底血管成像（主流）。
  • 内镜：消化道、心血管（血管内 OCT，IVUS-OCT）。
  • 皮肤科：皮肤癌、疤痕、指甲病变。
• 工业
  • 半导体晶圆检测、玻璃缺陷、涂层厚度、3D 形貌扫描。
• 科研
  • 生物医学成像、光纤传感（OFDR）、精密测量。

总结