基于雙光束干涉光譜測量的若干理論與技術分析.pdf

1、光譜測量與光學成像是光學應用領域中的兩個重要領域，有著密不可分的關系。變換光譜儀在光譜測量中倍受關注，尤其靜態(tài)傅里葉變換光譜儀(FourierTransform Spectrometer,FTS，也稱空間調制型FTS)以其瞬間光譜的探測能力強，抗震能力強、便于裝配、體積小巧和成本低廉的優(yōu)勢在一些工業(yè)的新應用中更受青睞。在成像方面，光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)作為一種全新的光學斷層成

2、像技術，以其無輻射、非侵入、高分辨率及高探測靈敏度等特點，在臨床醫(yī)學領域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?FTS的本質是利用測量光源的自相干函數，根據自相干函數與光譜的傅里葉變換關系來得到最后的光譜，是一種自相關測量方法。OCT是利用測量光的互相干函數(或者互相干函數的互譜)，來得到被測物體的深度結構成像，是一種互相關測量方法。本文的主要創(chuàng)新點和工作如下： 1.通過對光源自相干函數與光譜的關系和互譜與物體結構之間的關系，將自相關理論

3、和互相干理論聯(lián)系起來，總結了傅里葉變換光譜儀和光學相干層析成像的測量本質，就是對不同相干函數(自相干函數或互相干函數)的測量。 2.針對空間調制型FTS調整中出現的干涉條紋的傾斜校正問題，進行了詳細的理論分析和干涉條紋模型的數學推導，首次建立了傾斜鏡旋轉參數和干涉條紋旋轉參數之間的數學關系。利用Matlab對所總結推導的干涉條紋模型進行模擬，對所得的各種參數之間的數學關系進行驗證。 3.利用數字信號頻譜分析原理，推導出空

4、間調制型FTS的光程差采樣間隔、最小可測波長、有效采樣點數與光譜儀分辨率等重要參數之間的數學關系、影響因素與制約關系。實驗驗證了這種FTS的可行性，提出了相應的改進方法。 4.通過對柱面鏡的光學特性的模擬和相關實驗的分析，得出在現有實驗系統(tǒng)條件下進行頻域OCT的二維掃描是可行的。 5.對頻域OCT的軸向分辨率隨深度加深而降低的現象進行了深入的剖析，提出了一種對不同探測深度圖像灰度補償的方法。通過對理想的、由多層均勻介質組