凌云技术分享：超高分辨率光学相干断层扫描（UHR-OCT）与SuperK超连续谱光源

4/24/2019,光纤在线讯：超高分辨率光学相干断层扫描（UHR-OCT）是一种非常宝贵的工具，可实现样品的微米级横截面或3D成像。主要应用于医学中的组织分析，制造中亚微米结构的可视化等。

    高分辨率光学显微镜能研究样品的表面或浅层，光学相干断层扫描（OCT）相比于高分辨率光学显微镜来说，还能够对正在研究的样品进行横截面或3D成像，这是OCT技术的一个巨大的优势。总之OCT具有非接触、非侵入、成像速度快（实时动态检测）、无损伤、无辐射等诸多优点。
    OCT成像原理是20世纪90年代逐步发展而成的一种新的三维层析成像技术。在过去的20多年中，OCT已发展成为眼科学中必不可少的成像工具，尤其是对视网膜和周围组织的详细分析。当然OCT的应用也不仅局限于眼科学，在眼科领域之外，人们也用OCT进行了越来越多的研究。
OCT有几种不同的实现方式：
--时域OCT（TD-OCT）
--频谱域OCT（SD-OCT）也称为傅里叶域OCT（FD-OCT）
SD-OCT还可以分为：
--基于光谱仪的OCT（Sp-OCT），其中使用宽带光源（例如SuperK超连续谱光源）来产生干涉光谱，并使用高速光谱仪检测， 通常具有数千像素和亚纳米光学分辨率
--扫描源OCT（SS-OCT），其中可调谐光源快速扫描相关光谱范围，并且干涉仪的光谱响应由单个或平衡检测器检测。

这些技术中的每一种都有不同的优点和缺点，这使得它们或多或少地与特定应用相关。
SuperK超连续谱光源可用于所有上述实现方式中。对于SS-OCT，SuperK超连续谱光源可与快速扫描带通滤波器一起使用，以有效扫描中心波长。而大多数SuperK超连续谱光源已经应用于基于光谱仪检测（Sp-OCT）的SD-OCT。
NKT Photonics公司的SuperK超连续谱光源提供了与UHR-OCT相关的几个关键参数：
--极高的光学带宽
--出色的空间连贯性
--高光功率密度
--低噪声


图：NKT Photonics公司SupeK EXTREME OCT系列低噪声超连续谱光源


图：SupeK EXTREME OCT系列超连续谱光源典型输出光谱


图：SupeK EXTREME OCT系列超连续谱光源相对强度噪声曲线（RIN噪声）

使用SuperK超连续谱光源的OCT应用系统数量正在迅速增加。同时，NKT Photonics公司还有丰富的滤波配件可供选择。例如专用于OCT系统的可见红外分光滤波器（OCT-SPLIT）等。




SuperK超连续光源应用于OCT的论文如下：
--Simultaneous optical coherence tomography and lipofuscin autofluorescence imaging of the retina with a single broadband light source at 480nm by Minshan Jiang, Tan Liu, Xiaojing Liu, and Shuliang Jiao, published in Biomedical Optics Express, Vol. 5, Issue 12, pp. 4242-4248 (2014)
--All fiber ultra-high resolution Fourier domain optical coherence tomography for old master paintings  By Chi Shing Cheung, Marika Spring and Haida Liang
--Feasibility of the Assessment of Cholesterol Crystals in Human Macrophages Using Micro Optical Coherence Tomography By Manabu Kashiwagi, Linbo Liu, Kengyeh K. Chu, Chen-Hsin Sun, Atsushi Tanaka, Joseph A. Gardecki, Guillermo J. Tearney, published in PLoS ONE 9(7) (2014).
--Ultra-high-resolution and ultra-high-sensitive optical micro-angiography based on supercontinuum light source By Zhongwei Zhi, Lin An, Jia Qin and Ruikang K. Wang, published in SPIE proceedings Vol. 7889 (2011).
--Non-invasive imaging and monitoring of rodent retina using simultaneous dual-band optical coherence tomography By Peter Cimalla, Anke Burkhardt, Julia Walther, Aline Hoefer, Dierk Wittig, Richard Funk and Edmund Koch, published in SPIE proceedings Vol. 7889 (2011).
--Simultaneous dual-band optical coherence tomography in the spectral domain for high resolution in vivo imaging By Peter Cimalla, Julia Walther, Mirko Mehner, Maximiliano Cuevas, and Edmund Koch, published in Optics Express, Vol. 17, Issue 22, pp. 19486-19500 (2009)
--Phase-dispersion light scattering for quantitative size-imaging of spherical scatterers By Tasshi Dennis, Shellee D. Dyer, and Andrew Dienstfrey
--Shear flow-induced optical inhomogeneity of blood assessed in vivo and in vitro by spectral domain optical coherence tomography in the 1.3 μm wavelength range By Peter Cimalla, Julia Walther, Matthaeus Mittasch and Edmund Koch
--Gangnus, Sergei V., and Stephen J. Matcher. “Visible-light OCT spectrometer for microvascular oximetry.” Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2008.