光学相干层析成像（OCT）的原理，实现及其应用 Part 2

12/08/2021，作者：美国华莱光电 刘玥 博士！

2.2.3频域OCT的信号处理
   在频域OCT成像系统中，参考臂中的光和样品不同深度处反射的光发生相干生成不同频率和强度的光分量，也即两路光发生的干涉结果可被表示为光波频率（波长）的函数。
如图8所示，通过对相干信号进行傅里叶逆变换可以得到出样品不同的深度位置反射的光信号信息，从而解析出样品的结构信息生成样本沿深度方向剖面图，即完成了一次A-scan。



   因此，可以通过对探测器采集到的干涉光谱信号进行逆傅里叶变换得到样本在不同深度位置反射光的信息，进而得到样品沿Z-轴方向的图像信息。
图9详细说明了扫频激光源SS-OCT系统的工作原理和信号处理过程。

 
 
2.2.4 SS-OCT系统中的K-clock
   在SD-OCT成像系统中，线阵检测器检测得到的干涉信号与波长λ近似为线性关系。但是在进行傅里叶变换之前，需要将干涉信号转换为以波数k表示的函数。因为k=2π/λ，所以经过转换后，干涉信号与波数k之间不再是线性关系。
因此，如图10所示，在进行傅里叶变换之前，需要对干涉频谱进行重新采样，以使频谱在波数空间中是线性均匀分布的。

 

   SS-OCT成像系统使用扫频光源提供的K-clock信号生成采样触发时钟，可使得光电探测器得到的干涉光谱信号在波数空间为线性均匀分布。因此信号处理器可以直接对检测到的干涉谱信号进行傅里叶变换，解析出样品深度（Z-轴）方向反射剖面图，不再需要对干涉谱信号进行重新采样，从而大大简化了光电转换后的数据处理，这也是为什么SS-OCT的后期数据处理速度会比SD-OCT快。

  

   如前节图7可以了解到，一个K-clock由马赫-曾德尔干涉仪、光电转换器和时钟发生器构成。图11展示了一个K-clock生成外部触发时钟生成的例子，来帮助理解K-clock是如何生成一个不均匀时钟来触发对干涉信号采样的。
除马赫-曾德尔干涉仪外，其它光学干涉仪，如布拉格光栅或法布里-珀罗干涉仪，也可产生K-clock所需的梳状光信号，但是目前马赫-曾德尔干涉仪是SS-OCT中用于实现K-clock最常用的干涉仪。

图12介绍了一个集成了K-clock的SS-OCT系统实现成像的过程。