光学相干断层扫描成像(OCT)已经被广泛地作为毫米分辨的断面成像手段，随着它在眼科以及内科等诊断领域取得的成功，新的用途也在不断地被开发出来。

　　然而它的成像范围仅限在几厘米范围，这不可避免地对它的一些潜在用途产生了限制。

　　OCT领域的先驱，MIT的James Fujimoto研究组和其工业合作伙伴Thorlabs，大大提高了OCT的成像范围，实现了立方米体积物品的3D成像。相关研究结果发表在Optica上。

自行车的OCT成像：立方米体积物体的成像

　　“我们的研究成果创造了立方米区域的成像体积记录， 与之前的三维OCT技术相比，在成像深度和体积上都提高了至少一个数量级。”Fujimoto评论到，“这些结果为OCT在立方米成像范围的应用提供了原理性支持。”

　　文章中，该小组在超过1.5米的区域内实现了高速三维OCT成像，分辨率达到15微米。他们分别对人体模型、自行车和人类大脑以及骨骼等进行了成像。

　　这项技术的关键点是一套基于微机电系统的可调谐垂直腔面发射激光器，其中心波长为1310 nm，且具有合适的长相干长度。这套激光器系统由Thorlabs和Praevium Research公司共同研发。以往扫频光源OCT在多光源调节过程中所用到的方法以及相关组件会限制OCT的成像深度在几厘米，而Thorlabs公司有关高级垂直腔面发射激光器构架的研究为消除扫频光源OCT在相干长度方面的不利因素提供了一种有效的方法。

　　“我们在MIT的研究组同Praevium Research和Thorlabs公司合作开展的这项研究工作表明垂直腔面发射激光器光源的相干长度要比OCT上的扫频激光相干长度长数个量级，这为远距离成像提供了可能。”同时在MIT和Thorlabs任职的Ben Potsaid评论到。

　　这项工作的两个关键点在于光探测和数据采集方面取得了的新进展。根据研究组介绍，他们首次实现了一种新型光子集成电路，使其能够工作在OCT所用到的1310nm波长。

　　这个光子集成电路利用了光通讯领域已经研发出的集成波导、移相器和其他光学元件等先进器件。该光路能够支持高频以及扫频OCT中所需的宽波长范围，从而实现用硅基片上的集成光路替代庞大的光纤OCT干涉仪。

　　“OCT技术在1990年代的发展大大得益于光纤通信技术所用到的元器件和方法，”Fujimoto说道，“直到现在，25 年后，光通信产业的先进技术依然能够大力促进OCT技术的发展。”

　　为了测试这种米级OCT在人体器官尺度物体的成像效果，该小组拍摄了一个坐在棋盘上的人体模型以及一辆完整大小的自行车，它们的体积分别为0.98和1.8立方米。为测试宏观解剖学的成像能力，他们对人体骨骼和大脑也进行了成像。

　　尽管这些医学方面用途能够扩展OCT的诊疗能力，并且运用在厘米成像范围，但是MIT的研究小组表示更多运用米级范围成像技术的应用将会出现在计量学、程序控制、无损评估以及相关领域。为了实现这些应用，下一步的研究工作包括进一步提高数据采集和处理速度，通过使用低成本的高速元件，有可能最终用定制的集成芯片实现实时OCT成像。

　　“随着光子集成电路技术的发展，我们可以很现实地期待未来5年内会出现单个芯片上的完整OCT系统，这样可以显著地减小尺寸和降低成本，”文章的共同作者Chris Doerr说到，“这将会使得全世界更多人受益于OCT技术，并开创新的应用。”
 

　　来源：http://optics.org/news/7/12/27