为了研究在人体血糖快速变化情况下, 皮肤组织液糖浓度与血液(指血、静脉血)中血糖变化的延迟关系,采用光学相干层析技术, 通过人体口服葡萄糖耐量测试和血糖钳夹实验, 测量了随血糖变化的皮肤光衰减系数, 并对人体血糖平衡延迟时间问题做了研究。为了避免由于延迟因素造成预测血糖值误差过大, 选择700μm ~800μm以下皮肤深度的真皮网状层作为分析计算区域。结果表明, 延迟时间一般随着皮肤区域深度的增加而缩短;在不同的皮肤深度区域, 血糖平衡延迟时间存在一定的差异性。此研究有助于提高光学无创血糖检测的准确性和可靠性。

在光学相干层析无创血糖检测中，由于人体皮肤各层组织物质分布并不均匀，且不同种类组织对于血糖变化的相关性也并不一致，因此如何正确地选择皮肤内部用于标定的组织相关区域，最大限度地排除来自皮肤其他层组织无关信号的干扰成为亟需解决的问题之一。通过研究皮肤内部不同深度区域的组织散射系数与血糖变化的相关性，提出一种相关性标定分析算法,利用此算法可以得到皮肤散射系数与血糖变化最相关的组织区域来进行标定，消减了背景噪声以及皮肤内与血糖无关组织层信号的干扰。此算法有利于提高血糖值的预测精度，对于光学相干层析无创血糖检测的研究具有一定的应用价值。

基于蒙特卡罗方法的牙组织光学相干层析(OCT)成像模型，研究了不同牙组织的OCT非失真成像深度。通过模拟入射高斯光束以及光在牙组织中的传输，分别获得了单层牙釉质、单层牙本质以及两层牙组织结构的二维仿真OCT图像，与实验结果具有定性的一致性。通过分析二维仿真OCT图像所对应的一维OCT信号，分别得到了三种牙组织结构的平均非失真成像光学深度。研究结果表明，OCT系统对牙齿组织的非失真成像光学深度在150~2400 μm之间，其中牙釉质的非失真成像深度要远大于牙本质的成像深度。所得的结果对于在实验中利用OCT图像对组织结构有效信息进行判断具有一定的参考价值。

随着成像深度的增加，光衰减会造成光学相干层析技术（OCT）对深层组织成像的局部图像对比度下降，不利于观察组织内部结构特征变化。提出了一种基于自适应多尺度Retinex算法实现对OCT信号衰减的有效补偿。采用大尺度Retinex算法增强图像与其他尺度Retinex算法增强图像之间差值的绝对值均值作为调整参数，实现每个尺度在多尺度Retinex算法中权重的自适应调节。采用人体指尖OCT图像和前臂内侧皮肤OCT图像对算法进行了验证，结果表明： 自适应多尺度Retinex算法实现了对OCT原始图像中衰减的有效补偿，同时增强了组织内部细节信息的局部对比度；增强图像的可视化对比度测度（VCM）相对于原始图像平均增加了5740。该算法对于提高组织内部信息可视化具有积极的意义。

光学相干层析（OCT）是一种新型的光学信号获取与处理方式，它可以对光学散射介质进行扫描，获得的三维图像，分辨率可以达到微米级。尝试利用扫频光源OCT对在相同的制绒溶液配比下，不同制绒时间的单晶硅片进行检测，通过处理三维图像数据，判断制绒质量，为单晶硅制绒检测提供一种新方法。

交叉偏振图像不但可以反映样品的偏振敏感结构信息，而且可以更好地反映出样品浅表层的微结构。因此利用光学相干层析成像技术(OCT)获取样品的交叉偏振图像越来越受到人们的关注。在前人的基础上，实现了一种基于单模光纤的新型全光纤交叉偏振光学相干层析成像系统(CP-OCT)，该系统具有同时获得样品的交叉偏振信号和同向偏振信号的功能。详细介绍了CP-OCT系统信号的形成原理，并使用琼斯矩阵理论推导出交叉偏振信号和同向偏振信号的表达式。使用CP-OCT系统分别对玻璃片、中心波长为1310 nm的λ/4波片及在体皮肤进行成像，从实验上验证了全光纤CP-OCT系统具有同时获取样品偏振敏感结构与偏振不敏感结构信息的能力。

早期龋齿导致牙齿内部脱矿, 使得该区域折射率发生变化, 从而导致其后向散射系数增加。利用一种新型的光学相干层析(OCT)系统可以进行口腔龋齿疾病的诊断。该全光纤系统快速准确地获得了人体正常离体牙和具有龋变的离体牙的OCT图像。对比它们的后向散射系数, 首次发现具有龋变的离体牙齿的后向散射系数是正常离体牙齿组织的数倍。采用此方法可以对龋齿及早期龋齿进行诊断, 对于龋齿早期诊断研究具有重要的意义。

利用错切变形(shear-warp)算法对离体牙的光学相干层析图像进行三维重建，实现牙齿三维组织结构的可视化，便于医生对病变进行定位，为早期的龋齿诊断提供依据。介绍了shear-warp算法的原理、用于龋齿检测的全光纤光学相干层析成像系统，以及使用该系统扫描得到97幅离体牙牙冠的二维层析图并重建获得三维结构图。

早期龋齿是由牙齿内部脱矿造成的, 脱矿区导致后向散射系数增加。提出一种通过光学相干层析(OCT)检测早期龋齿的方法, 通过研制的全光纤OCT系统对人离体牙齿进行成像, 获得了正常人离体牙齿的二维断层图像, 并采用酸蚀法对人正常离体牙齿分别进行了12, 24, 48, 72, 96和120 h人工体外龋齿建模, 使用全光纤OCT系统对人工龋齿脱矿程度进行定量测量, 测量结果满足人工致龋深度与人工致龋时间之间的线性关系, 验证了通过采用OCT方法定量测量牙齿脱矿程度来检测早期龋齿的可行性。

本文介绍了天津大学在光纤传感技术研究领域的最新进展。主要为:基于白光干涉实现了非本征光纤法珀和FBG 并行解调,法珀腔长测量误差0.81 μm,FBG 波长测量误差14 pm;基于光纤有源内腔结构实现了乙炔气体传感,灵敏度优于100 ppm;基于保偏光纤实现了分布式传感,灵敏度可达6 cm;基于边缘滤波器开发了光纤光栅解调仪,波长分辨力可达1.2 pm,扫描速率超过200 kHz;采用全光纤OCT 技术实现了牙齿模型的二维、三维扫描;实现了光纤陀螺光纤环的温度、振动等动态特性检测。