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告别模糊!解锁OCT超高分辨率成像的密钥,就藏在这盏“灯”里​

去医院体检,眼科医生常常让你把下巴往一台机器上一放,几秒钟,一张“眼底切片”就出来了。别小看这张黑白图,它能把视网膜每一层都放大到微米级别,连头发丝百分之一的厚度都逃不过。这套技术就是OCT(光学相干断层扫描),江湖人称“光学CT”。#OCT#光学相关断层扫描

为什么OCT这么神?一句话:它用“光”代替“声音”,给组织做切面,分辨率达到微米,却不用动刀、不用接触、没有辐射。自1991年首次演示以来,它先是成为眼科医生的“第二听诊器”,如今又走出医院——制造业要检查芯片分层,神经实验室要追踪神经纤维,都离不开这张“光学切片”。

OCT如何实现高清成像?核心在于“干涉”

OCT的原理并不神秘,核心就是“干涉”。它使用的光源通常是低相干光源,这种光源发出的光具有特定的相干长度。把同一束光一分为二:一路射进样品,被不同深度的结构反射回来;另一路去参考镜,原路返回。两束光重新相遇时,只要它们走过的路程差落在光源的“相干长度”之内,就会产生干涉条纹;差一丁点,信号直接归零。这个“相干门”像一把只开一条缝的尺子,只允许对应深度的那层反射光通过,其余背景被当场过滤。例如,当我们用OCT扫描眼球时,不同深度的视网膜组织反射光满足干涉条件,就能形成清晰的视网膜图像,从而让我们获取眼球内部的详细结构信息。

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图1 OCT相关原理介绍示意图

跨越光源关:理想光源的挑战

可要把这层“高清”真正落到图像里,还得先过光源关。传统激光器要么带宽太窄、要么功率不足,信号像蒙了一层雾。

SuperK FIANIUM超级连续谱激光器一次补齐短板:

✅ 宽波长输出:提供400 – 2400 nm输出,覆盖范围广泛,可满足不同OCT应用对波长的多样化需求;

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图2 SuperK超连续谱系列光源输出光谱示意图

✅ 灵活可调:Pulse Picker功能让用户在SuperK FIANIUM全功率运行时,也能“一键”切换重复频率。标准范围0.15–78 MHz,做FLIM这类寿命测量时,想选多慢就多慢。电触发输出还能延时0–9.2 ns,步进15 ps,再也不用外接延时盒就能精准对时。

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图3 SuperK相关参数展示

✅ 坚固耐用采用固态全光纤结构,能够7×24小时稳定运行,寿命长达数千小时,无需维护;

✅ 开发友好:免费的软件开发工具包使您能够通过第三方软硬件来控制SuperK FIANIUM激光器。该SDK包含了完整的通信协议说明、LabView驱动程序以及C++/C#源代码

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图4 SuperK FIANIUM产品特点:400–2400 nm;单模输出;可实时调节重复频率 ;坚固耐用,免维护 ;提供软件开发包(SDK) ;支持灵活触发输出与功率锁定 ;即插即用滤光附件

实际效果对比:图像质量一目了然

口说无凭,眼见为实。维也纳医科大学做的对比实验:同一双眼睛,左边用传统Ti:Sapphire激光,右边用SuperK 。哪边更清楚,一眼就能看出来。

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图5 样本由维也纳医科大学 Wolfgang Drexler 教授组 Angelika Unterhuber 采集:左侧 Ti:Sapphire,右侧 SuperK EXTREME OCT(已升级为 FIANIUM OCT)。

SuperK光源如何适配不同OCT技术?

SuperK超连续谱光源可用于所有下述实现方式中:
  • 时域OCT(TD-OCT)——时域OCT是第一代光学相干层析技术。它利用低相干光源,通过移动参考镜对样品特定深度进行扫描,将不同层的反射光信号转换为干涉信号,最终重建出样品的层析结构图像。

  • 谱域OCT(SD-OCT)——参考镜不动,光谱仪一次性收录干涉谱,傅里叶变换后直接给出全深度信息。

  • 光谱仪型OCT(Sp-OCT)——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)——采用可快速调谐的窄带激光器作为核心光源,该光源在时域上顺序输出不同波长的光,以此扫描目标光谱范围。系统通过单点或平衡探测器探测干涉仪的光谱响应,从而兼具高成像速度与高灵敏度的单点探测优势。

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。#宽光谱光源#免维护激光器#
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图 6 不同型号产品展示
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图7 SuperK超连续光源应用于OCT的论文如上

 

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