一文看懂OCT成像系统的技术原理

1.干涉原理和OCT技术

干涉发生的条件：

1.发生干涉的两列光波频率必须相同,相位差恒定,振动方向一致的相干光源；

2.由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此光源必须是一个。

光路分析：

1.入射光分束​：

光源发出的光经G1分为两束：

​反射光束（光束1）​​：垂直向上→经M1反射→返回G1→透射后进入检测系统；

​透射光束（光束2）​​：水平向右→经G2补偿→由M2反射→返回G1→反射后进入检测系统。

2. 干涉形成, 光程差公式：

ΔL=2(d2−d1)=2d (d为M2移动距离)

相长干涉（明纹）：ΔL=k . λ

相消干涉（暗纹）：ΔL=(2k+1)/2 . λ

OCT 技术分类：

一、时域OCT（TD-OCT）

原理：基于迈克尔逊干涉仪结构，通过机械移动参考臂反射镜匹配样品臂光程差，逐点采集深度信息。

特点：需集成微型机械扫描模块（如压电陶瓷驱动）和单点光电探测器，体积较大且扫描速度受限（约每秒千帧）。

应用：早期眼科检查，如蔡司初代OCT设备。

二、频域OCT（FD-OCT）

1. 光谱域OCT（SD-OCT）

原理：利用宽带光源和光谱仪，通过傅里叶变换直接解析干涉光谱的深度信息，无需机械扫描。

特点：集成线阵探测器阵列（如InGaAs光电二极管）和高速光谱分析模块，分辨率达1微米，扫描速度提升至每秒数万帧。

2. 扫频OCT（SS-OCT）

原理：采用快速调谐激光光源扫描波长范围，通过单点时间序列干涉信号。

特点：需集成扫频激光器和高速信号处理单元，穿透深度更优（如心血管成像可达2mm）。

OCT 技术模块：

1. 光学组件集成：

光源模块：时域芯片采用超辐射发光二极管（SLD），频域芯片则需宽带光源（如SS-OCT的扫频激光器）或超连续谱光源。

干涉仪结构​：芯片化迈克尔逊干涉仪通过波导分束器实现光路分合，替代传统分束镜，提升稳定性和集成度。

2.信号处理单元：

时域芯片​：需实时采集干涉包络信号，依赖高速模数转换器（ADC）和包络检测算法。

频域芯片​：通过快速傅里叶变换（FFT）和数字信号处理器（DSP）解析光谱数据，需高算力芯片支持（如FPGA或ASIC）。