并行复频域光学相干层析成像方法与系统

摘要

一种并行复频域光学相干层析成像方法与系统，该方法是在并行频域光学相干层析成像方法的基础上，通过用倾斜的反射光栅代替干涉参考臂的参考平面反射镜，并使入射参考光的一级衍射光沿原入射光路逆向返回，从而在二维光电探测器阵列获得的二维频域干涉条纹沿并行探测方向上引入线性空间相位调制，即在二维频域干涉条纹中引入空间载波；然后对含有空间载波的二维频域干涉条纹沿并行探测方向进行傅里叶变换，接着依次通过频域滤波窗滤波、坐标平移和沿频谱方向的逆傅里叶变换的过程，得到二维复频域干涉条纹，最后再通过沿光频方向的逆傅里叶变换获得待测物体层析图。本发明具有结构简单，成像速度快，只需一次曝光即可获得待测物体层析图。

主权项

1.一种并行复频域光学相干层析成像的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：①在并行频域光学相干层析成像方法的基础上，将干涉参考臂的参考平面反射镜改为倾斜放置的平面反射式衍射光栅，其倾斜角，即参考光入射到平面反射式衍射光栅的入射角，λ0代表低相干光源的中心波长，d代表平面反射式衍射光栅的光栅周期常数，则入射参考光的一级衍射光沿原入射光路逆向返回，从而在二维光电探测器阵列获得的二维频域干涉条纹沿并行探测方向上引入线性空间相位调制ψ(x)＝2kx·tgθ/σ，即在二维频域干涉条纹中引入空间载波其中：λ代表波长，k＝2π/λ代表波数，x代表待测样品和干涉参考臂平面反射式衍射光栅沿线状照明光长度方向的横向位置经一维成像系统成像在光谱仪中二维光电探测器阵列上的横向位置；所述的一维成像系统分别由迈克尔逊干涉仪中平面反射式衍射光栅前的第一聚焦透镜和待测样品前的第二聚焦透镜与光谱仪中二维光电探测器阵列前第三聚焦透镜组成，σ＝F₂/F₁代表一维成像系统的横向放大率，F₁代表迈克尔逊干涉仪中在平面反射式衍射光栅前第一聚焦透镜和待测样品前第二聚焦透镜的焦距，F₂代表光谱仪中二维光电探测器阵列前第三聚焦透镜的焦距；x′代表待测样品沿线状照明光长度方向的横向位置，x′＝x/σ；②系统工作后，所述的二维光电探测器阵列记录了含有空间载波的二维频域干涉信号：其中：S(k)代表低相干光源的功率谱密度，β₀代表平面反射式衍射光栅一级衍射的等效反射率，α_n(x)、α_m(x)代表二维光电探测器阵列上横向位置x对应的待测样品上横向位置x′处第n、m层反射或散射界面的反射率或背向散射率，z_n(x)、z_m(x)代表二维光电探测器阵列上横向位置x对应的待测样品上横向位置x′处第n、m层反射或散射界面的 纵向深度；上式二维频域干涉信号又可以表示为：其中：φ_n(k，x)＝2kz_n(x)，*表示复共轭运算；③对二维频域干涉信号g(k，x)作以x为变量的傅里叶变换，得到：其中：G和B分别对应g和b的傅里叶频谱，f_x代表对应x轴的空间频谱；④将G(k，f_x)乘上一个矩形窗函数进行频域滤波，得到其中：矩形窗函数为ω_b为的频谱带宽；⑤将在频域坐标f_x轴上左移f_x0，得到再以f_x为变量作逆傅里叶变换得到二维复频域干涉信号g_comp(k，x)：⑥将二维复频域干涉信号g_comp(k，x)以k为变量作逆傅里叶变换，并代入关系式x′＝x/σ，得到：其中：Γ代表低相干光源功率谱的逆傅里叶变换，即低相干光源的自相关函数；⑦取的幅度信息得到待测样品的二维层析图，⑧通过精密平移台对待测样品(45)沿与所述的线状照明光长度方向和该线状照明光的光轴构成的平面垂直的水平方向作一维扫描，重复以上步骤②～⑦得到待测样品(45)的三维层析图。