扫频OCT系统中相对强度噪声来源与抑制技术研究

发布时间：2017-09-10 21:37

  本文关键词：扫频OCT系统中相对强度噪声来源与抑制技术研究

  更多相关文章： 光学相干断层成像(OCT) 扫频光源 相对强度噪声(RIN) 双路数字信号处理 霍特林探测评估模型 谱补偿

【摘要】：光学相干断层成像(OCT)技术与系统已成为生物医学等领域必要的检测手段。扫频OCT具有成像速度快、灵敏度高等优点,是构建OCT系统的主流技术,其成像质量与系统信噪比密切相关。本文以提高系统信噪比为目的,研究关键无源器件性能劣化对扫频OCT系统性能的影响,研究抑制相对强度噪声(RIN)途径,进行实验验证。论文首先提出并建立了考虑各类无源光器件性能随波长变化的扫频OCT系统光路模型,给出了系统波长相关干涉信号表达式,分析了系统噪声来源、影响因素以及对系统性能的影响。接着,详细分析了扫频OCT系统无源光器件的光谱特性,实验测得各器件波长相关性并给出其经验公式,仿真分析了这些器件对系统输出信号的影响,发现器件性能劣化使系统信噪比(SNR)降低了7.384dB。然后,提出了扫频OCT双路数字信号系统研究方案；建立了评估系统输出信号优劣的霍特林探测评估模型,实现数字滤波；提出了基于系统关键元部件波长相关性的谱补偿算法,仿真获得补偿函数曲线,系统谱补偿后SNR提高了7.384 dB。最后,构建了基于全光纤麦克尔逊干涉光路的简易扫频OCT双路数字信号实验系统,分别测得光源输出功率不同时系统双路输出数字信号,进行波长相关性谱补偿后发现,光源功率不同时SNR均得到提高,在0.3mW时SNR提高值达到3.271dB、差分后达到3.695dB；光源功率大于1.2 mW, SNR大于29dB。实验结果与仿真结果一致,验证了数字滤波法与谱补偿法。
【关键词】：光学相干断层成像(OCT) 扫频光源 相对强度噪声(RIN) 双路数字信号处理 霍特林探测评估模型 谱补偿
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 OCT技术机理与分类9-12
• 1.1.1 OCT技术机理9-10
• 1.1.2 OCT系统分类10-12
• 1.2 OCT系统及其应用进展12-18
• 1.2.1 OCT技术研究进展12-13
• 1.2.2 OCT系统成像技术研究进展13-14
• 1.2.3 OCT系统应用进展14-18
• 1.2.4 OCT技术与系统国内研究状况18
• 1.3 本文研究目的、意义与内容18-21
• 1.3.1 论文研究目的与意义18
• 1.3.2 论文主要内容18-21
• 第二章 扫频OCT系统性能分析21-29
• 2.1 扫频OCT系统结构与光路模型21-22
• 2.2 扫频OCT系统的参数分析22-24
• 2.2.1 灵敏度22-23
• 2.2.2 系统分辨率23-24
• 2.2.3 成像深度24
• 2.3 扫频OCT系统噪声分析24-28
• 2.3.1 扫频OCT系统光电转换信号分析25-27
• 2.3.2 扫频OCT系统信噪比27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 关键元部件波长相关性对扫频OCT系统性能影响分析29-37
• 3.1 无源器件性能分析29-32
• 3.1.1 光耦合器分光比F29-30
• 3.1.2 环形器的光谱分析30-32
• 3.2 系统仿真32-35
• 3.2.1 扫频OCT系统仿真流程32-34
• 3.2.2 系统仿真分析34-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第四章 扫频OCT系统数字去噪技术37-49
• 4.1 数字滤波技术37-39
• 4.2 霍特林探测评估模型39-40
• 4.2.1 霍特林探测理论39
• 4.2.2 霍特林探测评估模型的建立39-40
• 4.3 扫频OCT双路数字信号处理系统40-43
• 4.3.1 平衡探测技术40-42
• 4.3.2 扫频OCT系统双路数字信号处理方法42-43
• 4.4 双路数字信号滤波与谱补偿算法仿真分析43-47
• 4.4.1 霍特林探测评估仿真43-44
• 4.4.2 谱补偿处理仿真44-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 扫频OCT双路数字信号系统实验研究49-55
• 5.1 实验系统搭建49-50
• 5.2 双路数字信号补偿结果分析50-52
• 5.3 数字差分信号结果分析52-53
• 5.4 本章小结53-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-57
• 致谢57-59
• 参考文献59-65
• 作者简介65

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本文编号：826809