光學相干層析成像（OCT）的原理，實現及其應用 Part 2

12/08/2021，作者：美國華萊光電 劉玥 博士！

2.2.3頻域OCT的信號處理
   在頻域OCT成像系統中，參考臂中的光和樣品不同深度處反射的光發生相干生成不同頻率和強度的光分量，也即兩路光發生的干涉結果可被表示為光波頻率（波長）的函數。
如圖8所示，通過對相干信號進行傅里葉逆變換可以得到出樣品不同的深度位置反射的光信號信息，從而解析出樣品的結構信息生成樣本沿深度方向剖面圖，即完成了一次A-scan。



   因此，可以通過對探測器采集到的干涉光譜信號進行逆傅里葉變換得到樣本在不同深度位置反射光的信息，進而得到樣品沿Z-軸方向的圖像信息。
圖9詳細說明了掃頻激光源SS-OCT系統的工作原理和信號處理過程。

 
 
2.2.4 SS-OCT系統中的K-clock
   在SD-OCT成像系統中，線陣檢測器檢測得到的干涉信號與波長λ近似為線性關系。但是在進行傅里葉變換之前，需要將干涉信號轉換為以波數k表示的函數。因為k=2π/λ，所以經過轉換后，干涉信號與波數k之間不再是線性關系。
因此，如圖10所示，在進行傅里葉變換之前，需要對干涉頻譜進行重新采樣，以使頻譜在波數空間中是線性均勻分布的。

 

   SS-OCT成像系統使用掃頻光源提供的K-clock信號生成采樣觸發時鐘，可使得光電探測器得到的干涉光譜信號在波數空間為線性均勻分布。因此信號處理器可以直接對檢測到的干涉譜信號進行傅里葉變換，解析出樣品深度（Z-軸）方向反射剖面圖，不再需要對干涉譜信號進行重新采樣，從而大大簡化了光電轉換后的數據處理，這也是為什么SS-OCT的后期數據處理速度會比SD-OCT快。

  

   如前節圖7可以了解到，一個K-clock由馬赫-曾德爾干涉儀、光電轉換器和時鐘發生器構成。圖11展示了一個K-clock生成外部觸發時鐘生成的例子，來幫助理解K-clock是如何生成一個不均勻時鐘來觸發對干涉信號采樣的。
除馬赫-曾德爾干涉儀外，其它光學干涉儀，如布拉格光柵或法布里-珀羅干涉儀，也可產生K-clock所需的梳狀光信號，但是目前馬赫-曾德爾干涉儀是SS-OCT中用于實現K-clock最常用的干涉儀。

圖12介紹了一個集成了K-clock的SS-OCT系統實現成像的過程。