刘德军 1,2†黄梓毅 1,2†李卓荣 1,2台亚龙 1,2[ ... ]王义平 1,2
作者单位
摘要
1 深圳大学物理与光电工程学院,光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,深圳市超快激光微纳制造重点实验室,广东 深圳 518060
2 深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室,广东省光纤传感技术粤港联合研究中心,深圳物联网光子器件与传感系统重点实验室,广东 深圳 518060
3 南方科技大学医院泌尿外科,广东 深圳 518055
4 香港中文大学机械与自动化工程学系,香港 新界沙田999077
光学相干层析成像(OCT)是一种无创或微创的、可提供组织深度信息的高分辨率可视化实时成像技术,广泛应用于生物医学成像与临床诊断领域。光纤OCT显微内窥成像技术是基于光纤传输和光纤显微内窥成像的OCT技术,除了具有OCT的一般成像优点外,还具有体积小、质量轻、耐腐蚀、电绝缘、抗电磁干扰等特点,尤其适用于对现有其他成像技术无法到达的狭小腔道内的组织病变进行高分辨率检测和早期诊断。随着激光器、探测器和光纤器件制备技术的发展,光纤OCT系统、光纤探头设计和制备都取得了巨大进步,应用场景也得到不断扩展。具体地:光纤OCT系统从时域OCT发展到频域OCT,成像速度和分辨率获得显著提升;光纤OCT内窥成像探头先后历经了光纤-棱镜型、全光纤型及光纤复合型探头三个发展阶段,目前正朝着多功能集成、小型化、一体化的方向发展;光纤内窥OCT的临床应用从呼吸系统和消化系统逐渐拓展到心血管系统。从光纤OCT系统设计、探头设计与制备、内窥成像应用三方面综述近年来光纤OCT显微内窥成像技术的发展现状,重点总结光纤内窥探头的技术发展及其在医学诊断中的应用,最后结合现有前沿技术报道总结展望了未来光纤内窥OCT的发展方向。
光学相干层析成像 生物医学成像 光纤内窥成像 心血管疾病 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211025
作者单位
摘要
上海交通大学生物医学工程学院,上海 200240
光学相干层析成像(OCT)能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息,在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息,如眼底视网膜的分层结构,但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生,如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中,基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势,已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外,应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等,已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用,分析了所面临的技术挑战,并展望了未来发展方向。
光学相干层析成像 功能成像 光场幅度动态变化 动态光散射 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211018
许景江 1,2,*张轶星 3蓝公仆 1,2杨荣华 4[ ... ]于波 8
作者单位
摘要
1 佛山科学技术学院物理与光电工程学院粤港澳智能微纳光电技术联合实验室,广东 佛山 528225
2 广东唯仁医疗科技有限公司,广东 佛山 528000
3 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院,广东 佛山 528000
4 广州市第一人民医院烧伤整形美容与创面修复科,广东 广州 510180
5 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市过程检测与控制重点实验室,天津 300072
6 解放军总医院第一医学中心激光医学科,北京 100853
7 天津恒宇医疗科技有限公司,天津 300308
8 哈尔滨医科大学附属第二医院教育部心肌缺血重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001
皮肤烧伤是一种常见的皮肤疾病,对皮肤烧伤程度的判别对于后续的治疗具有重要意义。光学相干层析技术是一种具有非侵入性、无损伤性和高分辨率等特点的光学检测技术。偏振敏感光学相干层析成像(PS-OCT)具有传统光学相干层析成像没有的双折射信息对比度,能够对病变皮肤进行高分辨率高对比度的实时三维成像。为推动PS-OCT在烧伤诊断中的临床应用,发展了一种简单紧凑且灵活高效的基于扫频光源、单模光纤和圆偏振态输入的PS-OCT技术,对离体猪皮组织进行了烧伤成像研究,并通过直方图相关性算法获得了图像的差异性量化指标。实验结果表明,与正常的皮肤组织相比,烧伤皮肤组织的胶原蛋白受高温影响后产生了明显的双折射变化。利用偏振均匀度(DOPU)、累积相位延迟(CPR)、Stokes偏振参数等,可以明显观察到烧伤后的皮肤组织变化。研究表明,该PS-OCT技术在烧伤诊断中具有很大的应用潜力,可以辅助医生进行烧伤程度的判断。
生物光学 生物医学成像 光学相干层析成像 偏振 皮肤成像 烧伤诊断 
中国激光
2024, 51(3): 0307110
作者单位
摘要
上海理工大学 健康科学与工程学院 上海介入医疗器械 工程技术研究中心 教育部医学光学工程中心,上海 200082
光学相干层析成像 卷积神经网络 图像分割 双编码器 optical coherence tomography convolutional neural network segmentation of image dual-encoder 
光电工程
2023, 50(10): 230146
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
提出一种应用于光学相干层析成像(OCT)的色散补偿方法,目的是抑制点扩散函数的轴向展宽并提高系统的信噪比。基于信号空域脉冲随色散的退化性质,构建出信号空域脉宽平方对二阶色散平方的线性方程组,然后将色散增量引入原始信号得到新的信号,并代入方程组即可求解出原始信号的二阶色散,进一步构建补偿相位对原始信号进行色散校正。将该方法应用在点扩散函数修正和生物组织图像的色散补偿中,实验结果表明:点扩散函数的峰值信噪比提高5.11 dB,在效果相近的情况下,所提方法比迭代法快5倍,比分数阶傅里叶变换(FrFT)法快50倍。校正后图像的轴向分辨能力和对比度得到提高,生物样品的结构特征更加清晰。
光学相干层析成像 色散补偿 二阶色散 空域脉冲宽度 
光学学报
2023, 43(23): 2310001
作者单位
摘要
长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室,吉林 长春 130022
超辐射发光二极管(SLD)具有高功率、宽光谱和低相干性等光学特性,在光纤通信、工业**、生物影像和痕量气体检测等领域具有极高的应用价值。本文聚焦于SLD的输出功率与光谱宽度特性,综合评述了量子阱、量子点近红外SLD与量子级联中红外SLD的研究进展。详细介绍了InP基量子短线、混合量子点量子阱与异维量子点量子阱等新型有源结构,以及量子点掺杂与区域混杂等相关工艺技术。最后,概述了SLD的应用前景,并对SLD的潜在研究方向和技术发展应用趋势进行了展望。
超辐射发光二极管 量子阱 量子点 量子级联 光学相干层析成像 superluminescent diode quantum well quantum dot quantum cascade optical coherence tomography 
发光学报
2023, 44(9): 1621
作者单位
摘要
1 大连理工大学光电工程与仪器科学学院,辽宁 大连 116024
2 大连医科大学附属第二医院眼科,辽宁 大连 116027
光学相干层析成像(OCT)是一种高速、高分辨率的生物医学成像技术,可实现微米级分辨率和毫米级深度成像。宽带光谱仪是其核心器件,直接决定了系统的轴向分辨率。面向小鼠视网膜高精度成像需求,笔者设计了一套基于自制光谱仪的OCT系统,并提出了一种基于系统性能指标(轴向分辨率和灵敏度下降)的光谱仪标定方法。通过理论计算和仿真,确定了光学器件的参数,并搭建了包括透镜、光栅和线扫描相机等硬件的系统。利用实验数据和光谱仪标定方法对光谱仪性能进行评估,结果表明:系统的有效成像深度可达2.5 mm,轴向分辨率优于3 μm,成像速率为100 kHz,成像范围内的灵敏度下降了23 dB,达到了OCT的应用需求。最后,将所搭建的光谱仪应用于小鼠视网膜成像实验,获得了良好的小鼠视网膜断层图像,并基于断层图像对两种不同小鼠视网膜各层的厚度进行了对比研究。
医用光学 光学相干层析成像 光谱仪 标定 视网膜成像 
中国激光
2023, 50(21): 2107112
张璇晔 1,2朱疆 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京 100192
2 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
光学相干层析成像(OCT)技术是一种无标记的三维成像技术,具有分辨率高、成像速度快等优点。内窥成像是OCT技术的一个重要应用,它能够通过微型探头和内窥导管获得在体组织的三维图像。内窥OCT成像克服了超声成像分辨率较低和共聚焦成像穿透深度不足的缺点,成为临床诊断不可或缺的成像工具。本文首先介绍了内窥OCT成像的原理和系统结构,然后总结了内窥OCT探头的发展,重点讨论了内窥OCT技术的最新进展及其在生物医学领域的应用。
医用光学 光学相干层析成像 内窥成像 微型探头 内窥导管 
中国激光
2023, 50(21): 2107103
徐宇亨 1,2邱橙 1,*陈泳屹 1,3,**王野 1,4[ ... ]王立军 1
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学大珩学院,北京 100049
3 吉光半导体科技有限公司,吉林 长春 130102
4 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
光学相干层析成像(OCT)是一种广泛应用于眼科疾病诊断及其他测量和探测等领域的新型成像技术。其中,扫频方案(SS-OCT)作为OCT的一种主要技术路径,因具有成像速度快、深度深、分辨精度高等优势,成为了近年来OCT领域的研究重点。由于SS-OCT的性能主要由快速扫频光源的性能决定,所以对扫频光源的研究和开发至关重要。主要总结扫频光源的研究进展,从技术手段、设计思路、性能指标等方面出发,对扫频光源的研究进展和领域前沿的研究现状进行较为详细的介绍和总结。
半导体激光器 光学相干层析成像 扫频光源 
激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1600003
李召阳 1,2李中梁 2,3,*南楠 2,**刘腾 2,3[ ... ]王向朝 2,3
作者单位
摘要
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室,上海 201800
3 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
激光焊接的熔融深度即匙孔深度能够表征焊缝的结合强度,反映焊接质量。光学相干层析成像技术(OCT)能够在焊接过程中无损测量匙孔深度。但是OCT探测光束在匙孔内的多重反射会导致测量结果不能准确反映待测深度。针对该问题,采用基于偏振OCT的匙孔深度测量方法,消除多重反射光的影响,提高测量的准确性。将圆偏振光入射至待测匙孔得到OCT信号,计算出带有匙孔深度信息的附加相位差图像,利用附加相位差对信号进行筛选,去除多重反射导致的错误深度,得到待测匙孔的真实深度。使用所提方法对铝制匙孔样品进行测量,得到的匙孔深度测量误差为1.6%,而常用的百分位滤波方法的测量误差为23%。实验结果证明了所提方法的有效性。
激光技术 激光焊接 光学相干层析成像 匙孔深度 偏振 
中国激光
2023, 50(20): 2002106

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