探索单模VCSEL波长调整,用于低成本的3D光学连贯性断层扫描和OCT血管学

科学领域:

• 生物医学光学 生物医学光学
• 激光物理 激光物理
• 医学成像技术 医学成像技术

背景情况:

• 低成本的光学一致性断层扫描 (OCT) 系统对于在临床环境之外更广泛的可访问性至关重要.
• 可调节激光器的高成本,特别是扫源OCT (SS-OCT) 的高成本,仍然是开发负担得起的OCT设备的重大障碍.
• 垂直腔表面发射激光器 (VCSEL) 为海外国家和地区系统中低成本激光源提供了一个有前途的途径.

研究的目的:

• 为了研究各种调参数对低成本,可热调,单模VCSEL在850 nm的带宽的影响.
• 为了证明基于VCSEL的定制低成本OCT设置的可行性,用于前后眼部段的3D成像.
• 评估VCSEL源在不同调制频率的相稳定性,用于潜在的功能性OCT应用.

主要方法:

• 对影响850nmVCSEL带宽的调参数 (频率,工作周期,调制曲线,温度) 的系统研究.
• 开发和实施一个定制的低成本SS-OCT系统,利用优化的VCSEL.
• 应用基于深度学习的除算法来提高图像质量.
• 使用辅助干涉计对不同调制频率的相位稳定性的分析.

主要成果:

• 优化的VCSEL参数在50kHz的A扫描速率下产生了10.2nm的调带宽.
• 通过使用基于VCSEL的OCT成功获得和3D染前后眼部段的体积扫描.
• 深度学习显著降低了各个OCT扫描中的噪音.
• 增加调制频率提高了扫描之间的相位稳定性,可能消除了对辅助干扰仪的需求.

结论:

• 优化的低成本VCSEL适用于高性能SS-OCT,实现显著的调带宽,并实现3D成像.
• 开发的基于VCSEL的OCT系统展示了具有成本效益的眼科成像潜力.
• 观察到的相位稳定性特征表明,该系统可用于先进的功能成像技术,如50kHz的OCT血管学.