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基于受激辐射信号的谱域光学相干层析分子成像方法

胡喆皓 上官紫微 邱建榕 杨珊珊 鲍文 沈毅 李鹏 丁志华

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基于受激辐射信号的谱域光学相干层析分子成像方法

胡喆皓, 上官紫微, 邱建榕, 杨珊珊, 鲍文, 沈毅, 李鹏, 丁志华

Stimulated-emission based spectral domain optical coherence tomography for molecular contrast imaging

Hu Zhe-Hao, Shangguan Zi-Wei, Qiu Jian-Rong, Yang Shan-Shan, Bao Wen, Shen Yi, Li Peng, Ding Zhi-Hua
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  • 鉴于不同生理病理状态下组织复折射率实部的变化不大,传统光学相干层析(OCT)成像技术在分子特异性识别上存在先天不足.为此,本文提出了基于受激辐射信号的OCT成像方法,可在实现传统散射成像的同时,实现基于受激辐射信号的分子成像.在超高分辨率谱域OCT系统的基础上,通过增设光谱分光与调制抽运光支路,建立了基于单宽谱光源的抽运探测谱域OCT系统,详细推导了调制抽运下受激辐射信号的获取与成像公式.利用搭建的抽运探测谱域OCT系统,实现了瞬态受激辐射信号的相干探测.基于同时获取的受激辐射OCT信号和传统OCT信号,成功重构了氮化物粉末构建样品的基于受激辐射信号的分子对比OCT图像.
    Due to unnoticeable changes in complex refractive index of tissue under varied pathological and physiological states, the traditional optical coherence tomography (OCT) is deficient in molecular characterization. In this paper, the stimulated-emission based optical coherence tomography is proposed, which provides both molecular contrast and scattering contrast OCT imaging simultaneously. Based on the established ultra-high resolution spectral domain OCT system, a pump-probe spectral domain OCT system with a single wide-bandwidth light source is developed through an added modulated pump beam via spectrum splitting. In addition, the theory about the stimulated-emission signal and the image formulation under the modulated pump beam is presented. The coherent detection of the transient stimulated emission is realized by the developed pump-probe spectral domain OCT system. With the stimulated-emission OCT signal and the traditional OCT signal obtained at the same time, molecular contrast OCT images of the samples consisting of nitride powder are reconstructed successfully.
      通信作者: 丁志华, zh_ding@zju.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点研发计划(批准号:2017YFA0700501)、国家自然科学基金(批准号:61335003,61327007,11404285,61475143)和国家高技术研究发展计划(批准号:2015AA020515)资助的课题.
      Corresponding author: Ding Zhi-Hua, zh_ding@zju.edu.cn
    • Funds: Project supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2017YFA0700501), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61335003, 61327007, 11404285, 61475143), and the National High Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2015AA020515).
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-28
  • 修回日期:  2018-05-24
  • 刊出日期:  2018-09-05

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