掃頻激光器與光學(xué)相干斷層掃描成像技術(shù)-OCT成像技術(shù)（高分辨率 · 高速 · 無創(chuàng)三維成像）。

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的一種高分辨率生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，被譽為"光學(xué)活檢"。它利用低相干干涉原理，以微米級的分辨率對生物組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像，無需切片、無需染色、無創(chuàng)或微創(chuàng)，目前已廣泛應(yīng)用于眼科、皮膚科、心血管、消化科等多個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

OCT技術(shù)的發(fā)展催生了對掃頻激光器（Swept Source Laser）的巨大需求。與傳統(tǒng)的超輻射發(fā)光二極管（SLD）相比，掃頻激光器具有更高的輸出功率和更窄的瞬時線寬，使得OCT系統(tǒng)的成像速度和靈敏度大幅提升。尤其是1060nm和1300nm波段的掃頻激光器，正在推動OCT技術(shù)向更深穿透、更高分辨率的方向演進(jìn)。

本文系統(tǒng)介紹OCT的物理原理、掃頻激光器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，以及掃頻激光器在OCT系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

OCT基于邁克爾遜干涉儀，利用低相干光源的短相干長度實現(xiàn)高軸向分辨率

一、OCT的基本原理

1.1 低相干干涉

OCT利用低相干干涉，當(dāng)樣品反射光與參考光的光程差小于光源相干長度時產(chǎn)生干涉信號。相干長度 Lc = (2·ln2/π)·(λ?2/Δλ)。例如1310nm SLD光源（Δλ=70nm）相干長度約8.5μm，掃頻激光器（Δλ=50nm）約12μm。軸向分辨率 δz ≈ 0.44·λ?2/Δλ。

1.2 時域OCT與頻域OCT

時域OCT（TD-OCT）通過機械掃描參考臂，速度慢（1-2kHz A-scan/s）；頻域OCT（FD-OCT）同時采集所有深度信息，靈敏度大幅提升。其中掃頻OCT（SS-OCT）使用掃頻激光器和單點探測器，成像速度可達(dá)數(shù)十kHz至MHz，是當(dāng)前主流技術(shù)。

1.3 關(guān)鍵性能指標(biāo)

軸向分辨率由光源帶寬決定，典型值3-10μm；橫向分辨率由物鏡NA決定，典型值10-20μm；成像深度受組織散射限制，1300nm波段可達(dá)2-3mm；SS-OCT靈敏度可達(dá)90-100dB，遠(yuǎn)高于TD-OCT（60-70dB）。

相干長度決定軸向分辨率，掃頻激光器通過寬波長掃描實現(xiàn)高分辨率成像

二、掃頻激光器技術(shù)

2.1 工作原理

掃頻激光器通過溫度調(diào)諧、電流調(diào)諧或機械掃描（振鏡/光柵）實現(xiàn)波長快速掃描。高性能架構(gòu)包括傅里葉域鎖模（FDML）激光器（速率可達(dá)數(shù)MHz）、外腔調(diào)諧激光器（10-50kHz）和FP激光器直接電流調(diào)諧（1-10kHz，成本最-低）。我們的FP激光器部分型號經(jīng)過篩選可用于低成本SS-OCT。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

中心波長：決定穿透深度，眼科常用840/1060nm，心血管/消化道用1300nm，工業(yè)用1550nm。

掃描范圍（Δλ）：影響軸向分辨率，要求>50nm。

掃描速率：決定成像速度，臨床眼科36-245kHz，心血管100-500kHz，科研可達(dá)MHz。

瞬時線寬：決定相干長度，通常<0.1nm，滿足成像深度需求。

輸出功率：影響信噪比，通常1-30mW。

相位穩(wěn)定性：影響圖像質(zhì)量，對OCTA尤為重要。

三種掃頻激光器架構(gòu)對比，F(xiàn)DML性能最高，F(xiàn)P電流調(diào)諧成本最-低

三、SS-OCT系統(tǒng)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

SS-OCT系統(tǒng)包括掃頻光源模塊（激光器+耦合器）、干涉儀（分束器、參考臂、樣品臂）、探測模塊（平衡探測器）、信號處理（ADC+FFT+圖像重建）。我們可提供掃頻激光器光源模塊及配套隔離器、耦合器等。

3.2 光路設(shè)計要點

光纖耦合：便于模塊化，使用2×2耦合器、準(zhǔn)直器、偏振控制器和光隔離器。

偏振管理：偏振分集檢測或調(diào)整參考臂偏振態(tài)，避免信號丟失。

色散補償：在參考臂添加色散補償光纖或使用數(shù)字補償算法。

安全標(biāo)準(zhǔn)：滿足IEC 60825-1，樣品臂功率不超過MPE（眼科學(xué)約1mW）。

3.3 信號處理流程

數(shù)據(jù)采集（每個A-scan采樣1000-4000點）→ 重采樣（等波數(shù)間隔）→ 傅里葉變換（FFT）→ 深度域信號 → 對數(shù)壓縮、濾波、三維渲染。

SS-OCT系統(tǒng)由掃頻光源、干涉儀、探測器和信號處理模塊組成

四、典型應(yīng)用場景

4.1 眼科成像

視網(wǎng)膜OCT（840nm或1050nm，分辨率3-7μm，掃描速率36-245kHz）是黃斑病變、青光眼等診斷金標(biāo)準(zhǔn)；眼前節(jié)OCT（AS-OCT）用于角膜、房角成像；OCTA通過相位/幅度變化檢測血流，無需造影劑。我們提供840nm/1060nm FP激光器適配眼科光源。

4.2 心血管內(nèi)成像（IV-OCT）

使用1310nm掃頻光源，導(dǎo)管直徑約1mm，旋轉(zhuǎn)探頭實現(xiàn)360°成像，分辨率10-20μm，掃描速率100-500kHz。用于評估支架置入效果、識別斑塊類型。我們的1310nm FP激光器支持高速調(diào)制，適用于IV-OCT光源。

4.3 消化道內(nèi)鏡成像

內(nèi)鏡OCT（1300nm或1550nm，分辨率10-15μm，探頭直徑1-2mm）用于Barrett食管篩查、胃腸息肉評估。我們的1550nm FP激光器可提供更深穿透。

4.4 皮膚科與工業(yè)檢測

皮膚OCT（1300nm）用于皮膚癌篩查；工業(yè)OCT（1550nm）用于涂層厚度、晶圓檢測。我們的全波段FP激光器可滿足不同應(yīng)用需求。

不同應(yīng)用對OCT系統(tǒng)的波長、分辨率和速度要求不同，掃頻光源需匹配

五、OCT產(chǎn)品配套方案

我們提供覆蓋840nm、1060nm、1310nm、1550nm的全波段FP激光器，適應(yīng)不同OCT應(yīng)用需求：

840nm FP-LD：眼科OCT基礎(chǔ)光源，TO-CAN封裝，5-20mW。

1060nm FP-LD：深層眼科/皮膚科，蝶形封裝（帶TEC），5-30mW。

1310nm FP-LD：心血管/內(nèi)鏡核心器件，蝶形封裝（14-pin，內(nèi)置TEC/MPD），5-20mW。

1550nm FP-LD：工業(yè)/科研，蝶形封裝（帶TEC），5-20mW。

配套器件包括光隔離器、光纖耦合器、準(zhǔn)直器、偏振控制器、WDM等，支持定制化波長、功率和封裝。

不同波長OCT的穿透深度：840nm用于表層，1300/1550nm用于深部組織

六、技術(shù)發(fā)展趨勢

更高掃描速率（MHz級SS-OCT）、更長波長（1700nm）、多模態(tài)融合（OCT+熒光/光聲）、AI輔助診斷、微型化一次性探頭。我們持續(xù)跟蹤OCT技術(shù)前沿，擴展波長覆蓋，提供定制化光源解決方案。

七、總結(jié)

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）技術(shù)從實驗室走向臨床和工業(yè)，掃頻激光器是核心驅(qū)動力。

本文系統(tǒng)介紹了OCT的物理原理、掃頻激光器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)設(shè)計要點和典型應(yīng)用。我們提供覆蓋840nm、1060nm、1310nm、1550nm的全波段FP激光器及配套器件，支持OCT系統(tǒng)制造商快速構(gòu)建高性能光源模塊。

隨著OCT設(shè)備市場持續(xù)增長，掃頻光源需求將同步擴大，我們致力于為客戶提供高性價比、高可靠性的光源解決方案。