[实用新型]基于琼斯矩阵的光纤型扫频偏振敏感OCT成像系统

说明书

本实用新型公开了一种基于琼斯矩阵的光纤型扫频偏振敏感OCT成像系统。在扫频偏振敏感光学相干层析成像系统中，利用琼斯矩阵表示光的偏振态。利用延时单元使偏振方向相互垂直的两入射线偏振光产生一定的光程差，经光纤传输到带有相位调制的样品臂，后期通过数据处理消除光纤的影响，实现全深度范围、高灵敏度的OCT成像。本实用新型利用深度复用以及相位调制实现水平方向和垂直方向两个偏振态同时成像，得到信息更完善、高灵敏度的图像，并且算法简单、系统轻巧，可实现实时图像重建。

技术领域

本实用新型涉及OCT成像技术和扫频OCT成像系统，尤其涉及一种基于琼斯矩阵的光纤型扫频偏振敏感OCT成像系统。

背景技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography，简称OCT)成像技术是一种新型的光学成像技术，能够对被测活体样品内部的组织结构与生理功能进行非侵入、非接触、高分辨率在体成像，在疾病的早期诊断和在体活检领域有着广泛应用前景。经试验证实，OCT技术在眼科、牙科、心血管疾病、皮肤癌的早期诊断以及发育生物学等研究中，都具有重要的应用价值。

传统OCT认为样品折射率随着样品深度变化，不同深度反射回探测器的光特性是不同的，利用这个原理来获得样品内部结构信息。Hee等人1992年认为样品的折射率在不同深度上是不同的，在同一深度的不同方向上也是不同的，即样品存在双折射，从而提出偏振敏感OCT(Polarization Sensitive Optical Coherence Tomography)，不仅能得到普通OCT的反射光强信息，还能同时得到反射光的偏振状态信息，特别是生物组织的双折射信息，从而确定被测物的偏振特性。目前，PS-OCT已经在皮肤烧伤检测、龋齿判别、青光眼和糖尿病水肿诊断、冠心病监测等方向取得显著研究进展。

在偏振敏感OCT的系统结构有空间PS-OCT和全光纤PS-OCT。空间 PS-OCT分析起来相对比较简单，容易实现，成本也比较低，但空间光路的存在使空间PS-OCT的体积比较大，不紧凑。全光纤PS-OCT中，为了使结构紧凑，便于实际应用，光路中引入了光纤，所有光的传播都在光纤内进行。这一方面使系统体积减小，但另一方面光纤的引入也带来额外的偏振效应，Park等人2004 年提出比较样品表面与样品内部反射光以补偿光纤的影响。

偏振敏感OCT分析方法主要有Jones矩阵分析法和Stokes分量分析法。Jiao 等人2002年验证了可以用琼斯矩阵表征样品内部偏振信息。并且设计了一种基于空间光路的实验系统，使用两个超辐射发光二极管光源，分别为水平与垂直偏振态，并使用两个探测器分别探测，控制光源的两个函数发生器为同时且时序相同。2005年提出光源臂使用一个偏振调制器连续调制入射光的偏振态，由两个探测器分别探测水平与竖直两个分量，达到只需要单个光源以及单个扫描深度的目的。Yasuno等人2012年提出样品臂中加入使用达夫棱镜的延迟单元，产生两个有相对延时、偏振态相互垂直的输光入。探测臂中用平衡探测器分别探测水平与垂直两个方向的偏振态。同年，Fan等人提出样品臂中加入相位调制，使反射位置轻微地偏离振镜的转轴，消除镜像，实现全范围的探测。然而，前人方法中依然存在算法复杂、系统体积大、稳定性差、限制成像深度及信噪比等缺陷亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于琼斯矩阵的光纤型扫频偏振敏感OCT 成像系统，克服了在先技术的不足。本实用新型不需要昂贵的电光调制器件，成本低，对两个偏振态的输入可同时、高灵敏度成像。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种基于琼斯矩阵的光纤型扫频偏振敏感光学相干层析成像系统，其特征在于：在扫频偏振敏感OCT成像系统中，利用琼斯矩阵表示光的偏振态；利用延时单元使偏振方向相互垂直的两入射线偏振光产生一定的光程差；采用全光纤传输；采用深度复用以及相位调制的方法实现对两个输入偏振态同时且高灵敏度成像；算法简单、系统轻巧，可实现实时图像重建。

本实用新型的偏振敏感光学相干层析成像系统的具体步骤如下：