光學相干層析技術的案例
基于VirtualLab Fusion的TDOCT系統合成光源仿真
張寶武1,2，霍劍鋒1，張明月1，劉媛媛1，余桂英1，姚蘆鷸1
（1.中國計量大學計量測試工程學院，浙江 杭州310018；2.比薩大學物理系，意大利 比薩56127）
摘要：基于VirtualLab Fusion構建了時域光學相干層析技術（ｔｉｍｅ?。洌铮恚幔椋睢。铮穑簦椋悖幔臁。悖铮瑁澹颍澹睿悖濉。簦铮恚铮纾颍幔穑瑁?，ＴＤＯＣＴ）光路系統，導入不同顆數發光二極管（ｌｉｇｈｔ?。澹恚椋簦簦椋睿纭。洌椋铮洌澹蹋牛模┑暮铣晒庾V，從參考鏡的位置變化中獲得干涉信號，以此分析出合成光源的半高寬和相干度，以及對應TDOCT的縱向分辨率．結果表明，合成光源的最大強度值隨著LED顆數從1到10的增加先增加后趨向不變；而半高寬隨之不斷增加；TDOCT系統的縱向分辨率隨之不斷提高．當LED增加至3顆的時候，合成光源已經可以使TDOCT系統縱向分辨率提高至9.8μｍ，這與一顆超輻射發光二極管（ｓｕｐｅｒ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ?。欤椋纾瑁簦澹恚椋簦簦椋睿纭。洌椋铮洌?，ＳＬＤ）給出的分辨率級別相當．
關鍵詞：光學相干層析技術；VirtualLab Fusion軟件；發光二極管；合成光源
展開 基于VirtualLab Fusion的TDOCT系統合成光源仿真
張寶武1,2，霍劍鋒1，張明月1，劉媛媛1，余桂英1，姚蘆鷸1
（1.中國計量大學計量測試工程學院，浙江 杭州310018；2.比薩大學物理系，意大利 比薩56127）
摘要：基于VirtualLab Fusion構建了時域光學相干層析技術（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ?。铮穑簦椋悖幔臁。悖铮瑁澹颍澹睿悖濉。簦铮恚铮纾颍幔穑瑁裕模希茫裕┕饴废到y，導入不同顆數發光二極管（ｌｉｇｈｔ?。澹恚椋簦簦椋睿纭。洌椋铮洌澹蹋牛模┑暮铣晒庾V，從參考鏡的位置變化中獲得干涉信號，以此分析出合成光源的半高寬和相干度，以及對應TDOCT的縱向分辨率．結果表明，合成光源的最大強度值隨著LED顆數從1到10的增加先增加后趨向不變；而半高寬隨之不斷增加；TDOCT系統的縱向分辨率隨之不斷提高．當LED增加至3顆的時候，合成光源已經可以使TDOCT系統縱向分辨率提高至9.8μｍ，這與一顆超輻射發光二極管（ｓｕｐｅｒ?。欤酰恚椋睿澹螅悖澹睿簟。欤椋纾瑁簦澹恚椋簦簦椋睿纭。洌椋铮洌?，ＳＬＤ）給出的分辨率級別相當．
關鍵詞：光學相干層析技術；VirtualLab Fusion軟件；發光二極管；合成光源
展開 光學相干層析成像的工作原理
摘要
掃描干涉測量是一種表面高度測量技術。通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
建模技術的單平臺交互操作
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。由于系統的非序列性質,在傳播的不同點可能存在多個交互。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：光源
頻域方法
要對具有多光頻譜的光源進行建模，請將“功率頻譜類型”設置為“List of Wavelengths”,并通過“Load from Diagram”或“Load from File”包含所選頻譜。VirtualLabFusion提供了多種工具來快速構建各種類型的光譜，例如黑體光譜。
時域方法
另一方面，時域方法通過通用探測器進行控制。探測器中相干模式的總和需要設置為具有指定相干時間的部分相干。
相干時間和長度計算器可用于輕松確定具有給定帶寬的光源的相干時間。請注意,這種方法只使用一個波長進行傳播，不包括色散效應以及關于光譜實際形狀的信息。
展開 [VirtualLab] 光學相干層析成像的工作原理
摘要
掃描干涉測量是一種表面高度測量技術。通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
建模技術的單平臺交互操作
模擬與設置：單平臺交互操作
連接建模技術：光源
頻域方法
時域方法
交互式建模技術：消色差
消色差：鏡頭系統組件
交互式建模技術：分束器
交互式建模技術：自由空間傳播
交互式建模技術：帶樣品的鏡子
帶樣本的鏡子：采樣界面
連接建模技術：參考鏡子
連接建模技術：探測器
模擬結果
模擬干擾條紋
模擬干涉條紋–偽色
方法比較：LPIA與TEA
方法比較：頻域法與時域法
方法比較-偽色
文件信息
更多閱覽
-基于激光的邁克爾遜干涉儀與干涉條紋探測
-用于光學測試的斐索干涉儀
展開 
[VirtualLab] 光學相干層析成像的工作原理
摘要
掃描干涉測量是一種表面高度測量技術。通過利用白色光源的低相干性，只有當路徑長度差落在相干性長度內時才出現干涉圖案。因此，它能夠實現非常精確的測量，這一特性在光學相干斷層掃描（OCT）的醫學成像中得到了利用，OCT正是利用了這一物理原理。VirtualLab Fusion在單個平臺上的各種可交互建模技術有助于對相干現象進行高效建模。在這個例子中，構造了一個帶有氙燈的邁克爾遜干涉儀，并用于測量具有平滑調制表面的樣品。
建模任務
模擬與設置：單平臺交互操作
建模技術的單平臺交互操作
連接建模技術：光源
頻域方法
時域方法
交互式建模技術：消色差
消色差：鏡頭系統組件
交互式建模技術：分束器
交互式建模技術：自由空間傳播
交互式建模技術：帶樣品的鏡子
帶樣本的鏡子：采樣界面
連接建模技術：參考鏡子
連接建模技術：探測器
模擬結果
模擬干擾條紋
模擬干涉條紋–偽色
方法比較：LPIA與TEA
方法比較：頻域法與時域法
方法比較-偽色
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-基于激光的邁克爾遜干涉儀與干涉條紋探測
-用于光學測試的斐索干涉儀
展開 如何在 OpticStudio 中模擬光學相干層析成像系統
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
01
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
02
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬光學相干層析成像系統
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。軸向分辨率由光源特性(相干長度)決定，大約為5 μm。橫向分辨率由光束聚焦在樣品處的光斑大小決定，設置為15 μm。
展開 如何在 OpticStudio 中模擬光學相干層析成像系統
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
01
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
02
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。
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附件下載
聯系工作人員獲取附件
概要
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。本文講述了光學相干層析成像(OCT)系統的設計，并探討了如何使用OpticStudio進行相干模擬。
簡介
光學相干層析成像(OCT)系統是斷層成像系統，它通過圖像反射或散射出來的光來獲取被測物體橫截面或三維圖像。盡管光線在OCT中穿透的深度以毫米數量級計量，但OCT具有安全性和高分辨率的特征，使得OCT最典型應用于醫學生物組織成像。
OCT的光學系統由邁克爾遜干涉儀構成，在參考鏡與樣品之間的反射光相干，這一現象表明了從樣品不同位置深度反射或散射出來的光與參考鏡的位置有關。
本文將介紹如何在OpticStudio中模擬商用的OCT。
系統模型
健康人眼的角膜和虹膜(A)以及視網膜組織(B)的橫截面如下圖所示。顏色深度的改變意味著反射光的強度改變，說明內部材料發生變化。
一個典型的OCT系統如下圖。光束被均勻地分成兩束，分別進入參考臂與樣品臂。其中一束光在體積樣品中疊加，從而減小掃描面積。光源是寬帶準直光源，寬帶光源的選擇意味著低相干性和高精度的深度定位，從而使參考鏡與樣品之間的反射光相干。
深度掃描，也稱為縱向掃描或a掃描，用于測量反射光的強度，作為反射光透過樣品距離的函數。在OCT系統中的不同位置進行深度掃描，這一過程通常由參考鏡完成，參考鏡完成掃描后對比樣品反射光的光程與樣品、參考鏡之間光路的光程差。
通過在X或Y方向上旋轉掃描鏡實現橫向、縱向或b掃描，使探測光在樣品區域上平移。
我們將從商用OCT系統中獲得設計規格。
展開 VirtualLab應用：用于光學相干斷層掃描技術的邁克爾遜干涉儀
光學測量 > 干涉測量
任務/系統說明
亮點
?從光線追跡分析到快速物理光學建模的簡單轉換；
?對相干效應以及干涉圖樣的高速仿真；
具體要求：光源
具體要求：用于準直的消色差透鏡
具體要求：分束器
具體要求：參考光路反射鏡
具體要求：測試光路反射鏡
具體要求：探測器
結果：3D光線追跡
結果：場追跡
結果：移動樣品的場追跡結果
通過掃描樣品的軸向位置，可以研究出樣品的形貌。
文件&技術信息
全場光學相干掃描干涉儀
摘要
掃描干涉儀是用于執行表面高度測量的技術。 通過利用白光光源的低相干性，僅當光程長度差在相干長度內時才會出現干涉圖樣。 因此，它可以實現精確的顯微鏡測量。在本案例中，氙氣燈和邁克爾遜干涉儀被構建并用于測量表面平滑變化的樣品。
建模任務
仿真干涉條紋
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
?設置輸入場
?基本光源模型[教程視頻]
?使用導入的數據自定義表面輪廓
?定義元件的位置和方向
? LPD II：位置和方向[教程視頻]
?正確設置通道以進行非序列追跡
?非序列追跡的通道設置[用例]
?使用參數運行檢查影響/變化
?參數運行文檔的使用[用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
展開 
全場光學相干掃描干涉儀
摘要
掃描干涉儀是用于執行表面高度測量的技術。 通過利用白光光源的低相干性，僅當光程長度差在相干長度內時才會出現干涉圖樣。 因此，它可以實現精確的顯微鏡測量。在本案例中，氙氣燈和邁克爾遜干涉儀被構建并用于測量表面平滑變化的樣品。
建模任務
仿真干涉條紋
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
?設置輸入場
?基本光源模型[教程視頻]
?使用導入的數據自定義表面輪廓
?定義元件的位置和方向
? LPD II：位置和方向[教程視頻]
?正確設置通道以進行非序列追跡
?非序列追跡的通道設置[用例]
?使用參數運行檢查影響/變化
?參數運行文檔的使用[用例]
VirtualLab Fusion技術
文件信息
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- Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
- Mach-Zehnder Interferometer
- Fizeau Interferometer for Optical Testing
展開 全場光學相干掃描干涉儀
摘要
掃描干涉儀是用于執行表面高度測量的技術。 通過利用白光光源的低相干性，僅當光程長度差在相干長度內時才會出現干涉圖樣。 因此，它可以實現精確的顯微鏡測量。在本案例中，氙氣燈和邁克爾遜干涉儀被構建并用于測量表面平滑變化的樣品。
建模任務 仿真干涉條紋 走進VirtualLab Fusion VirtualLab Fusion中的工作流程 ?設置輸入場
?基本光源模型[教程視頻]
?使用導入的數據自定義表面輪廓
?定義元件的位置和方向
? LPD II：位置和方向[教程視頻]
?正確設置通道以進行非序列追跡
?非序列追跡的通道設置[用例]
?使用參數運行檢查影響/變化
?參數運行文檔的使用[用例]
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- Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
- Mach-Zehnder Interferometer
- Fizeau Interferometer for Optical Testing
展開 VirtualLab Fusion：全場光學相干掃描干涉儀
摘要
掃描干涉儀是用于執行表面高度測量的技術。 通過利用白光光源的低相干性，僅當光程長度差在相干長度內時才會出現干涉圖樣。 因此，它可以實現精確的顯微鏡測量。在本案例中，氙氣燈和邁克爾遜干涉儀被構建并用于測量表面平滑變化的樣品。
建模任務
仿真干涉條紋
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
?設置輸入場
?基本光源模型[教程視頻]
?使用導入的數據自定義表面輪廓
?定義元件的位置和方向
? LPD II：位置和方向[教程視頻]
?正確設置通道以進行非序列追跡
?非序列追跡的通道設置[用例]
?使用參數運行檢查影響/變化
?參數運行文檔的使用[用例]
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- Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
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展開 [VirtualLab] 全場光學相干掃描干涉儀
摘要
掃描干涉儀是用于執行表面高度測量的技術。 通過利用白光光源的低相干性，僅當光程長度差在相干長度內時才會出現干涉圖樣。 因此，它可以實現精確的顯微鏡測量。在本案例中，氙氣燈和邁克爾遜干涉儀被構建并用于測量表面平滑變化的樣品。
