光学相干层析显微成像(OCM)技术是一种使用相干探测的光学显微成像技术。OCM不仅具有光学相干层析成像技术(OCT)高轴向分辨、高信噪比、无需标记的优势,而且能通过高倍物镜获得高横向分辨能力,能实现微米量级的空间分辨率。首先介绍OCM技术的基本原理和实现方案,然后详细阐述OCM技术的原理以及在国际上的研究进展。针对OCM技术中如何实现超高分辨成像、焦深限制成像深度等问题,对目前该研究领域一些先进的OCM技术进行总结。OCM技术在生物医学、材料检测等领域具有广泛的应用前景。

Optical microscopy has become an indispensable tool for visualizing sub-cellular structures and biological processes. However, scattering in biological tissues is a major obstacle that prevents high-resolution images from being obtained from deep regions of tissue. We review common techniques, such as multiphoton microscopy (MPM) and optical coherence microscopy (OCM), for diffraction limited imaging beyond an imaging depth of 0.5 mm. Novel implementations have been emerging in recent years giving higher imaging speed, deeper penetration, and better image quality. Focal modulation microscopy (FMM) is a novel method that combines confocal spatial filtering with focal modulation to reject out-of-focus background. FMM has demonstrated an imaging depth comparable to those of MPM and OCM, near-real-time image acquisition, and the capability for multiple contrast mechanisms.

搭建完成了基于单偏振半导体光放大器扫频光源的光相干成像系统，此系统可以实现高速光相干层析成像与光相干显微成像。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器作为放大单元，该光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点，使得光源仅使用一个放大器即可获得合适的增益谱宽与输出功率，并可采用傅里叶域锁模技术大幅提高其扫频速率。采用傅里叶域锁模技术时，扫频光源输出功率达到32 mW左右，有效扫描频率为45 kHz，输出光谱的中心波长为1326 nm，光谱宽度为115 nm。利用系统进行高速光相干层析成像时，横向分辨率为9 μm，纵向分辨率为12.9 μm左右，灵敏度为105 dB。利用系统进行光相干显微成像时，可以清楚地看到洋葱内表皮细胞的结构。

提出基于频域分析的色散补偿方法，对光学相干显微镜的干涉信号进行快速傅里叶变换，得到频率幅值极大值对应的平均波数，将提取的解包裹后的相位以平均波数为中心做多项式拟合，得到二阶色散系数。实验中，通过在参考臂中插入不同厚度的色散介质来引入两个干涉臂色散介质的光程差，并求得相应的二阶色散系数。通过最小二乘线性拟合，证实了二阶色散系数和色散介质的相对厚度具有很好的线性关系。根据该线性关系，可以在参考臂中插入适当厚度的色散介质来完全补偿干涉系统的二阶色散。

光学相干层析术是一种新型的对活体组织进行非侵入的光学诊断成像技术。它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，去掉物镜焦点之外的散射光，利用高灵敏度的探测技术，实现在光散射介质如生物组织中获得清晰的分层图像。