CN112839568A - 用于二次采样/圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调 - Google Patents

Abstract

一种方法，包括：使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂；使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移而在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

Description

用于二次采样/圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交 解调

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年7月30日提交的美国临时申请第62/711,728号和2019年1月31日提交的美国临时申请第62/799,582号，本申请要求其权益并要求其优先权，这些临时申请的全部内容出于所有目的通过引用结合于此。

关于联邦资助研究的说明

本发明是在国立卫生研究院(NIH)授予P41EB015903下由政府支持完成的。政府具有本发明中的某些权利。

背景技术

频域中的采集已将光学相干断层扫描技术的灵敏度和成像速度提高了几个数量级，但对采集带宽施加了约束，这限制了成像范围、光学带宽或同时限制了两者。相干圆形测距(CR)允许同时以高速并且以长距离和高轴向分辨率成像。通过使用光学频率梳，干涉信号的深度空间被折叠，从而在大大降低RF带宽的情况下实现长成像距离。CR将傅里叶域技术的高成像速度和灵敏度与根据时域OCT已知的长成像距离结合。不幸的是，在以频率梳自由光谱范围(FSR)的主要测量范围的几倍成像时，频率梳的使用产生会导致伪像的RF误差。为了访问完整深度范围，实施高效、高速和稳定的方法来采集解析(也称为复合)干涉信号是有益的。在CR的某些先前报告中，这已经通过基于无源偏振的光学正交解调来实现。尽管该方法已将伪像减少了超过50dB，但它使用了相对复杂的光学电路，并且在与频繁的重新校准例程配对时，已获得最佳性能。用于执行解调的更稳健的方法可以简化这些CR系统的构造和操作。

发明内容

相应地，在各实施例中，本发明公开了主动相位调制方法，其使用相位调制器(PM)来提供对检测到的信号的稳定的I/Q解调，使得可以获得包括实同相(I)和虚正交(Q)信号分量、以高达或超过1MHz的高激光重复率的复合信号，这使得将CR用于临床和工业应用变得可行。

在本发明的一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂；使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移而在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，在第一时间段期间第一相移是0度并且在第二时间段期间第二相移是90度。

在一些实施例中，施加相移进一步包括：将相移施加到电磁辐射源的参考部分，采集同相数据进一步包括：基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分之间的第一干涉来采集同相数据，采集正交数据进一步包括：基于在第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分之间的第二干涉来采集正交数据，并且确定复合干涉信号进一步包括：基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，该多个电磁辐射脉冲包括第一A线和第二A线，第一A线包括在第一时间段期间发射的多个电磁辐射脉冲的第一子集并且第二A线包括在第二时间段期间发射的多个电磁辐射脉冲的第二子集，并且扫描样本进一步包括：在第一时间段期间使用第一A线扫描样本并且在第二时间段期间使用第二A线扫描样本。

在一些实施例中，多个电磁辐射脉冲的第一子集与特定的波数序列相对应，并且多个电磁辐射脉冲的第二子集与特定的波数序列相对应。

在一些实施例中，特定的波数序列种的第一波数与特定的波数序列种的第二波数不同。

在一些实施例中，在样本中的第一位置处扫描第一A线，并且在样本中与第一位置不同的第二位置处扫描第二A线。

在一些实施例中，电磁辐射源发射第三A线，该第三A线包括在第三时间段期间发射的并且与特定的波数序列相对应的多个电磁辐射脉冲的第三子集，扫描样本进一步包括：在第三时间段期间使用第三A线扫描样本；施加相移进一步包括：在第三时间段期间向电磁辐射源的参考部分施加0度相移；同相数据包括第一同相数据，正交数据包括第二正交数据，采集同相数据进一步包括：基于在第三时间段期间的第三反向散射电磁辐射与经0度偏移的参考部分之间的第三干涉来采集第三同相数据；并且确定复合干涉信号进一步包括：基于第一同相数据与第三同相数据之间的内插来确定第二同相数据，以及基于第二同相数据与第二正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，电磁辐射源发射具有束直径的束，其中第一位置与第二位置之间的距离是束直径的四分之一或更小。

在一些实施例中，电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，并且该多个电磁辐射脉冲中的每一个被分为与第一时间段和第二时间段相对应的两个时间段。

在一些实施例中，该方法进一步包括：基于将多个电磁辐射脉冲与多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源；并且扫描样本进一步包括：使用经修改的电磁辐射源扫描样本，其中经修改的电磁辐射源交替发射各自在第一时间段期间发生的多个电磁脉冲和各自在第二时间段期间发生的相应的多个延迟脉冲。

在一些实施例中，提供经修改的电磁辐射源包括：基于将多个电磁辐射脉冲与多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源，其中多个电磁辐射脉冲的延迟副本被延迟了比多个电磁辐射脉冲中的一个电磁辐射脉冲的时间更短的时间。

在一些实施例中，确定复合干涉信号进一步包括：基于施加依赖于深度的校准用于校正来自检测系统的附加相移，来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，采集同相数据进一步包括：采集与第一相移相关联的同相帧；采集正交数据进一步包括：采集与第二相移相关联的正交帧；并且方法进一步包括：基于同相帧与正交帧之间的相位差来生成相位差帧，基于相位差帧来确定校正因子，将校正因子应用于同相帧和正交帧，以及基于经校正的同相帧和经校正的正交帧来确定复合干涉帧。

在一些实施例中，确定校正因子进一步包括：基于相位差帧来确定平均相位差；以及基于平均相位差与90度相移之间的差来确定校正因子。

在一些实施例中，确定平均相位差进一步包括：确定相位差帧中的相位差的直方图；以及基于相位差的直方图来标识平均相位差。

在一些实施例中，电磁辐射源包括光学二次采样波长步进源(OSWSS)。

在一些实施例中，电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

在一些实施例中，CFBG-SPML激光包括1.3μm的成像带。

在一些实施例中，相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种装置，该装置包括：光学干涉系统，该光学干涉系统包括样本臂和参考臂；至少一个相位调制器，该至少一个相位调制器与光学干涉系统的参考臂或样本臂中的至少一个相关联；电磁辐射源，该电磁辐射源耦合到光学干涉系统，该电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂，并且通过至少一个相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移并且在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；以及微处理器，该微处理器耦合到相位调制器和电磁辐射源，该微处理器用于：基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，在第一时间段期间第一相移是0度并且在第二时间段期间第二相移是90度。

在一些实施例中，通过至少一个相位调制器将相移施加到电磁辐射源的参考部分，当采集同相数据时，微处理器进一步用于：基于第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分之间的第一干涉来采集同相数据，当采集正交数据时，微处理器进一步用于：基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分之间的第二干涉，来采集正交数据，并且当确定复合干涉信号时，微处理器进一步用于：基于同相数据和正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，该多个电磁辐射脉冲包括第一A线和第二A线，第一A线包括在第一时间段期间发射的多个电磁辐射脉冲的第一子集并且第二A线包括在第二时间段期间发射的多个电磁辐射脉冲的第二子集，并且电磁辐射源进一步用于：在第一时间段期间使用第一A线扫描样本并且在第二时间段期间使用第二A线扫描样本。

在一些实施例中，多个电磁辐射脉冲的第一子集与特定的波数序列相对应，并且多个电磁辐射脉冲的第二子集与特定的波数序列相对应。

在一些实施例中，特定的波数序列种的第一波数与特定的波数序列中的第二波数不同。

在一些实施例中，在样本中的第一位置处扫描第一A线，并且在样本中与第一位置不同的第二位置处扫描第二A线。

在一些实施例中，电磁辐射源发射第三A线，该第三A线包括在第三时间段期间发射的并且与特定的波数序列相对应的多个电磁辐射脉冲的第三子集，电磁辐射源进一步用于：在第三时间段期间使用第三A线扫描样本；相位调制器进一步用于：在第三时间段期间向电磁辐射源的参考部分施加0度相移；同相数据包括第一同相数据，正交数据包括第二正交数据，在采集同相数据时微处理器进一步用于：基于在第三时间段期间的第三反向散射电磁辐射与经0度偏移的参考部分之间的第三干涉来采集第三同相数据；并且在确定复合干涉信号时微处理器进一步用于：基于第一同相数据与第三同相数据之间的内插来确定第二同相数据，以及基于第二同相数据与第二正交数据来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，电磁辐射源发射具有束直径的束，第一位置与第二位置之间的距离是束直径的四分之一或更小。

在一些实施例中，电磁辐射源进一步用于：发射多个电磁辐射脉冲，其中多个电磁辐射脉冲中的每一个被分为与第一时间段和第二时间段相对应的两个时间段。

在一些实施例中，微处理器进一步用于：基于将多个电磁辐射脉冲与多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源；并且电磁辐射源进一步用于：使用经修改的电磁辐射源扫描样本，其中经修改的电磁辐射源交替发射各自在第一时间期间发生的多个电磁脉冲和各自在第二时间期间发生的相应的多个延迟脉冲。

在一些实施例中，在提供经修改的电磁辐射源时微处理器进一步用于：基于将多个电磁辐射脉冲与多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源，其中多个电磁辐射脉冲的延迟副本被延迟了比多个电磁辐射脉冲中的一个电磁辐射脉冲的时间更短的时间。

在一些实施例中，确定复合干涉信号进一步包括：基于施加依赖于深度的校准用于校正来自检测系统的附加相移，来确定复合干涉信号。

在一些实施例中，在采集同相数据时，微处理器进一步用于：采集与第一相移相关联的同相帧；在采集正交数据时，微处理器进一步用于：采集与第二相移相关联的正交帧；并且微处理器进一步用于：基于同相帧与正交帧之间的相位差来生成相位差帧，基于相位差帧来确定校正因子，将校正因子应用于同相帧和正交帧，以及基于经校正的同相帧和经校正的正交帧来确定复合干涉帧。

在一些实施例中，在确定校正因子时，微处理器进一步用于：基于相位差帧来确定平均相位差；以及基于平均相位差与90度相移之间的差来确定校正因子。

在一些实施例中，在确定平均相位差时微处理器进一步用于：确定相位差帧中的相位差的直方图；以及基于相位差的直方图来标识平均相位差。

在一些实施例中，电磁辐射源包括光学二次采样波长步进源(OSWSS)。

在一些实施例中，电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

在一些实施例中，CFBG-SPML激光包括1.3μm的成像带。

在一些实施例中，至少一个相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

在本发明的又另一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂；使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移而在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相帧数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交帧数据；以及基于同相帧数据与正交帧数据之间的相位差，来生成相位差帧；基于相位差帧来确定校正因子；将校正因子应用于同相帧数据和正交帧数据；以及基于经校正的同相帧和经校正的正交帧来确定复合干涉帧。

在一些实施例中，确定校正因子进一步包括：基于相位差帧来确定平均相位差；以及基于平均相位差与90度相移之间的差来确定校正因子。

在一些实施例中，确定平均相位差进一步包括：确定相位差帧中的相位差的直方图；以及基于相位差的直方图来标识平均相位差。

在一些实施例中，电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

在一些实施例中，CFBG-SPML激光包括1.3μm的成像带。

在一些实施例中，相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

在本发明的又另一个实施例中，提供了一种装置，该装置包括：光学干涉系统，该光学干涉系统包括样本臂和参考臂；至少一个相位调制器，该至少一个相位调制器与光学干涉系统的参考臂或样本臂中的至少一个相关联；电磁辐射源，该电磁辐射源耦合到光学干涉系统，该电磁辐射源在一时间段内扫描样本，该时间段包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，电磁辐射源的参考部分被引导到光学干涉系统的参考臂，并且通过至少一个相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者，在第一时间段期间施加第一相移并且在第二时间段期间施加第二相移，第二相移与第一相移相差90度；以及微处理器，该微处理器耦合到相位调制器和电磁辐射源，该微处理器用于：基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相帧数据；基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交帧数据；以及基于同相帧数据与正交帧数据之间的相位差，来生成相位差帧；基于相位差帧来确定校正因子；将校正因子应用于同相帧数据和正交帧数据；以及基于经校正的同相帧数据和经校正的正交帧数据来确定复合干涉帧。

在一些实施例中，在确定校正因子时，微处理器进一步用于：基于相位差帧来确定平均相位差；以及基于平均相位差与90度相移之间的差来确定校正因子。

在一些实施例中，在确定平均相位差时微处理器进一步用于：确定相位差帧中的相位差的直方图；以及基于相位差的直方图来标识平均相位差。

在一些实施例中，电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

在一些实施例中，CFBG-SPML激光包括1.3μm的成像带。

在一些实施例中，至少一个相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

本公开的上述和其他方面及优点将通过以下说明书而显现。在该描述中，参考在此形成其一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式显示了一个或多个示例版本。这些版本不一定代表本发明的全部范围。

附图说明

提供以下附图以帮助说明本公开的示例实施例的各种特征，而并非旨在限制本公开的范围或排除替代实施方式。

图1示出了光学二次采样波长步进源(OSWSS)(顶部)，针对一系列脉冲ts_i至ts_i+12的、OSWSS随时间的功率输出的示意图(中间)，针对一系列脉冲ts_i至ts_i+12中的每一个的、OSWSS的波数排列(底部)，以及两个此类波数k_2和k_1的特写(底部，插图)。

图2示出了使用OSWSS的干涉系统的实施例。

图3示出了其中相位在偶数时隙的0度与奇数时隙的90度之间切换的实施例的功率和相位调制电平(上面板)，或者每六个时隙相位在0度与90度之间切换的情况下的功率和相位调制电平(下面板)。

图4A示出了其中每五个时隙重复波数k_1至k_5并且每五个时隙相位在0度与90度之间交替的实施例的波数、功率和相位调制电平。

图4B示出了其中在时隙内相位在0度与90度之间切换的实施例的功率和相位调制电平。

图5示出了干涉系统的实施例，该干涉系统在参考臂中包括相位调制器并且具有用于协调OSWSS、相位调制器、(多个)检测器及计算系统中的一者或多者的功能的控制器。

图6示出了在与A线A1和A3相对应的两个位置处的扫描束的位置，连同其他A线位置、相位调制状态以及可以在A线之间执行的可能内插的指示。

图7示出了针对一系列帧i-1至i+8(其中，帧可包括一系列A线扫描)的、在相位调制图案上叠加的束扫描图案的实施例(左面板)，其中每个交替帧具有不同的相位(例如，0度或90度)，以及扫描的x和y位置随时间的示意图(右面板)。

图8示出了图7中所示的替代实施例的x和y位置，其中y位置在两个帧扫描(例如，一个相位为0度而一个相位为90度)之后以步进方式移动，以便获得正确注册的复合解调数据。

图9示出了波长步进光源(S)，其产生波长扫频梳，该波长扫频梳产生由增益介质G放大并作为输出束B8发射的束B1。

图10示出了用于使用诸如图9中所示的光源LS执行本发明实施例的马赫-曾德尔干涉仪的实施例，其中面板A示出了基于自由空间光学器件的实施例而面板B示出了基于光纤光学器件的实施例。

图11示出了与连续波(CW)或准CW激光结合使用的相位调制图案的实施例。

图12示出了与脉冲激光输出结合使用的相位调制图案的实施例，其中面板A示出了具有脉冲激光输出的采样图案，面板B示出了与脉冲激光输出和脉冲激光输出的延迟副本结合的采样和相位调制图案，以及面板C示出了与脉冲激光输出和激光输出的进一步延迟副本结合的采样和相位调制图案。

图13示出了耦合到光学组件的波长步进光源(S)的实施例，该光学组件将源S的输出与源S的延迟副本相结合。

图14示出了SPML激光和圆形测距成像系统的示意图：LD，激光二极管驱动器；DDG，数字延迟发生器；PG，码型发生器；A，放大器；EOM，电光调制器；PC，偏振控制器；CFBG，连续光纤布拉格光栅；SOA，半导体光放大器；FP，法布里-珀罗标准具光谱滤波器；C，循环器；PZT，压电致动器；PM，部分反射镜；OSA，光谱分析仪；VD，可变延迟线；ISO，光隔离器；FG，信号发生器；D，色散补偿；LO，本地振荡器；CAL，校准信号；FC，光纤准直器；G，检流计反射镜；L，透镜；S，样本；BD，平衡光电二极管；DAQ，数据采集板。

图15示出了测得的SPML激光性能，包括显示以下内容的面板：(a)光谱。(b)放大的光谱。(c)使用260ps电脉冲的单次扫描的时间轨迹。(d)显示脉动的放大的时间轨迹。(e)显示五次扫描的时间轨迹。(f)测量的相干长度。

图16示出了帧解调，包括示出以下内容的面板：(a)帧解调的示意图。(b)、(c)为对显示原始色散补偿信号(b)和I、Q解调信号(c)的基带上镜像信号的伪像抑制。FSR＝150GHz。指示了-1、基带和1阶信号。(d)、(e)显示原始色散补偿图像(d)和I、Q解调图像(e)的IR卡成像。(f)、(g)显示原始色散补偿图像(f)和I、Q解调图像(g)的胶带成像。成像期间使用了100GHz的FSR。比例尺对应于1mm。

图17示出了使用IR卡(顶部行)和胶带(底部行)的相位校正的图示，包括面板：(a)、(b)为在I、Q解调(黄色箭头)之后具有剩余伪像的图像。(c)、(d)为相位调制帧之间的相位差，

(e)、(f)为表示从(c)、(d)所示数据中出现

的相位直方图。直方图用于从正交点获得全局相位偏移

(g)、(h)为相位校正的图像。(i)251个连续记录帧的理想正交点的相位误差(偏移)。(j)为由于(i)中相位校正之前(下部黑色线)和经校正(红色上部线)的相位误差引起的相对应的测量抑制。粗线显示使用5帧的平均抑制。比例尺对应于1mm。

图18示出了使用帧解调的成像示例，包括面板：(a)为显示原始色散补偿图像和I，Q解调图像的人指甲褶皱成像。缝合经解调的图像，以使超出基带范围的结构的无边界包裹更清晰。(b)为iPhone 7显示的成像，显示原始和I、Q解调后的图像以及体积图。可以看到顶部玻璃板下方的不同层。比例尺对应于1mm。

图19示出了A线解调，包括面板：(a)为A线解调的示意图。(b)、(c)为基带上镜像信号的伪像抑制，显示原始色散补偿信号(b)和I、Q解调信号(c)。FSR＝100GHz。指示了-1阶信号、基带信号和1阶信号。(d)为在一个小时的时间段内测量到的镜像信号的复共轭抑制。

图20示出了复合内插，包括面板：(a)为在根据束步长大小Δx(归一化为束光斑大小δx)进行复合内插之前的测量抑制(圆形)和复合内插之后的测量抑制(方形)。(b)为IR卡的成像示例，图示复合内插。它示出了原始图像和I、Q解调图像。缝合经解调的图像三次，以使超出基带范围的样本结构的无边界包裹更清晰。FSR为100GHz(L_B＝1.5mm)。比例尺对应于1mm。

图21示出了使用A线解调的成像示例，包括面板：(a)为显示原始色散补偿图像(左上)和I，Q解调图像(左下)的人指甲褶皱的横截面图像。缝合经解调的图像两次(右)，以使超出频率梳主测量范围的结构的无边界包裹清晰。(b)为人牙齿的I、Q解调图像，示出了牙釉质(1)、牙本质(2)和牙龈(3)。出于说明的目的，我们在这里示出了整个采集范围，其中基带范围由虚黄线表示。(c)使用50毫米透镜(左)和150毫米透镜(右)以每秒15体积的速度显示人牙齿的体积深度投影。比例尺对应于1mm。

图22示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的系统的示例。

图23示出了根据所公开的主题的一些实施例的可用于实现计算设备和服务器的硬件的示例。

图24示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的过程的示例。

图25示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的另一过程的示例。

具体实施方式

在详细解释本发明的任意实施例之前，应当理解，本发明在本申请中不限于在下面说明书中阐述或附图中示出的构造细节和部件布置。本发明能够应用于其他实施例，并且以各种方式实践或执行。而且，应当理解的是，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应被视为限制性的。例如，“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”及其变体的使用意味着涵盖之后列出的条目和它们的等效物以及附加的条目。

在各实施例中，本发明提供了用于产生复合干涉信号并且使用该信号对使用二次采样/圆形测距光学相干断层扫描所获得的数据进行解调的方法和装置。公开了用于通过主动地(电子地)控制干涉信号的相位来获得正交电场分量(相对于彼此π/2/90度相移)的各种技术，以获得复合干涉信号并减轻非常高成像速度下(例如，MHz激光重复率下)的成像伪像，。

在某些实施例中，用于相位调制的优选实施方式使用铌酸锂(LiNbO₃)相位调制器设备，该设备将电压信号转换为光学相移，但是也可以使用对光束进行相位调制的其他方法。也可以使用在光束中引起相移的其他方法，包括但不限于其他电光相位调制器(诸如基于硅或半导体材料的那些电光相位调制器)、使用温度影响光束相位的热相位调制器、以及将声波或声能转换为光学相移的声光相位调制器。下面描述结合了相位调制器的示例架构。

因此，本文公开了用于在干涉系统的样本和参考臂中的任一者或这两者中使用主动相移(例如，相位调制)以生成与光学二次采样的波长步进源(OSWSS)的每个时间段(本文中称为“时隙”，见下文)相关联的复合干涉信号的技术。该技术可包括：描述干涉仪中相移布置的放置和驱动的硬件实施例；用于将相移信号同步到OSWSS和/或检测器装置和/或显微镜的布置；用于从测得的信号生成复合信号的信号处理方法；以及用于校准和补偿来自各种源的解调误差的信号处理方法和布置。

可以以“脉冲间”方式或“脉冲内”方式执行技术。脉冲间技术使用至少两个不同的脉冲(可能或可能不具有相同的波数；波数的讨论见下文)以生成与单个波数相关联的复合干涉信号。脉冲内技术使用单个脉冲内的测量来生成与该脉冲的波数相关联的复合信号。脉冲间方法更容易实现，但每次复合测量可能需要更多的额外脉冲，并且因此可能降低成像速度。脉冲内方法的实现更复杂，但通过仅需单个脉冲即可收集生成复合信号(即，相对于彼此有90度相移的两个信号)所需的数据，可以实现最快的成像。

光学二次采样的波长步进源(OSWSS)

本文所公开的是在使用特定源(即光学二次采样的波长步进源(OSWSS))的干涉测量系统的上下文中执行正交解调(也称为同相(I)/正交(Q)解调或I/Q解调)的装置和方法。以下是可用于本文公开的I/Q解调实施例的实施方式中的OSWSS源的概述。

图1(顶部)中示意性示出的OSWSS提供具有以下属性和参数中的一种或多种的特定光输出信号：

-OSWSS提供的光输出在时间上在光波长(也称为光波数(即，波的空间频率)或光频率)之间离散地步进；

-OSWSS输出可以分为一组连续的时隙，其中ts_i指的是第i个时隙(图1，中央)；

-每个时隙ts_i具有特定的持续时间。时隙通常具有相同的持续时间，但是并不一定必要，并且在各实施例中具有不同的持续时间。

-时隙定义为其中激光器提供具有特定光波数的光的时间段，并且当激光器开始提供具有不同的光波数的光时，该时隙结束。在跨时隙过渡期间，激光波数在波数之间离散地过渡。这在图1(底部)中图示，图1(底部)示出了示例性时间/波数关系。在这里，ts_i产生波数k_2，而ts_i+1产生波数k_4，依此类推；

-OSWSS输出具有一定的有限线宽Δk，如图1(底部，插图)所示。在此，该线宽小于相邻时隙之间的平均波数差，指示源在每个时隙处提供不同的波数输出。这清楚地示出该激光器与具有连续扫频的波数输出的源之间的区别；以及

-时隙内的光称为脉冲。如图1(中央)中所示，它可以具有在每个时隙期间上升和下降的变化功率，或者它可以具有恒定功率。在两种情况下，时隙内的光在本文中均称为脉冲，因为它描述了在相关联波数下光的有限持续时间。

OSWSS源的示例包括被设计成用于产生在波数空间中等间隔的波数的源，例如，频率梳源。

使用OSWSS的干涉测量

图2示出了用于使用OSWSS进行干涉测量的通用设置。组件包括诸如OSWSS之类的源；干涉仪，包括样本臂和参考臂；干涉仪输出；检测器；以及信号处理计算机/布置，在各实施例中，包括处理器/微处理器。将OSWSS与干涉仪一起使用可允许测距测量(诸如在光学二次采样光相干断层扫描中执行的那些测量)，或更一般而言，允许使用干涉方法询问样本臂中的物体。I/Q解调用于测量来自干涉仪的复合输出信号，如下所述。

在没有I/Q解调的情况下，可以测量(非复合)干涉信号。该信号与样本和参考臂光之间的相位差的正弦成比例。另一方面，使用I/Q解调，可以测量复合干涉信号，该复合干涉信号具有与前述相位差的正弦成比例的实分量和与前述相位差的余弦成比例的虚分量。使用I/Q解调，可以将干涉测距系统中从给定的正光学延迟(+d)得到的复合干涉信号与由相同幅度的负光学延迟(-d)给出的复合干涉信号区别开，此种区别在测量非复合干涉信号时是无法完成的。在二次采样的OCT中，这种在正延迟和负延迟之间进行区分的能力允许圆形测距(CR)将大的物理延迟空间减小为缩小的圆形延迟空间。

在诸如图2中所示的干涉仪的最简单的实施方式中，并且在没有I/Q解调的情况下，输出信号1和2都将与样本臂光和参考臂光之间的相位差的正弦成比例。使用诸如重新设计样本和参考臂光的组合方式(例如，使用基于偏振的光学解调)之类的方法，或者如本文所公开的，通过在不同的时间点调制样本臂和参考臂中的一者或两者中的光的相位，可以在此类系统中执行I/Q解调，使得在一个时间点，输出与相位差的正弦成比例，而在较晚的时间点，输出与相位差的余弦成比例。更一般地，随着时间所采集的测量可以(例如，使用计算机处理器)组合组合在一起，以使用附加的信号处理来生成复合条纹(fringe)。

在各实施例中，脉冲间相位调制包括在脉冲之间(或者等效地，在时隙之间)调制参考臂或样本臂中的光的相位，使得例如从一组两个脉冲获得的数据可用于产生复合信号，其中第一脉冲产生正弦分量而第二脉冲产生余弦分量。

在图3(上面板)中所示的示例中，对于偶数编号的时隙/脉冲(例如，ts_i、ts_i+2等)引起0度的相位调制，而对于奇数编号的时隙/脉冲(例如，ts_i+1、ts_i+3等)引起90度的相位调制。尽管在本文所公开的许多实施例中，相位被指示为在0与90度之间变化，但是在各实施例中，相位可以在其他角度之间变化，条件是假设这些角度之间存在90度(π/2)的差。在该示例中，假设时隙/脉冲ts_i和ts_i+3具有相同的波数k，则脉冲ts_i可用于测量与波数k相关联的正弦干涉信号，而脉冲ts_i+3可用于测量与波数k相关联的余弦(由于将90度相移引入与脉冲ts_i+3相关联的数据中)干涉信号。在图3的下面板中所示的示例中，相位调制每六个脉冲改变一次。在此，假设时隙/脉冲ts_i和ts_i+6具有相同的波数k，则时隙/脉冲ts_i和ts_i+6可分别用于确定正弦和余弦干涉信号，以便生成与波数为k相关联的复合条纹信号。

连续A线之间的相位调制

在一些实施例中，可以在连续A线之间执行相位调制。在一个特定实施例中，A线包括具有特定波数序列的一组脉冲，并且该波数序列对于每个后续A线是重复的。图4A示出了具有重复的编号为k_1至k_5的五个波数的OSWSS的输出，其中每组波数k_1至k_5表示单个A线。因此，A线y和y+1(使用相同的波数序列)测量相同的属性，但在不同的时间测量。在该实施例中，相邻/顺序的A线被相移以具有如图4A中所示的90度关系。来自A线y的信号用于形成正弦(实)条纹信号，而来自A线y+1的信号用于形成余弦(虚)条纹信号。组合后，A线y和y+1形成可用于执行I/Q解调的单个复合A线。

在一些实施例中，可以在时隙内执行相位调制，这包括其中相位调制在脉冲内发生的实施例。这在图4B中图示。在此，单个时隙被划分为至少两个较小的时隙，其中在第一时隙期间施加第一相位信号，而在第二时隙期间施加第二相位信号。在图4B中，在这些较小的时隙之间引起90度相移。这样，可以针对单个激光脉冲/时隙测量同相和正交分量两者。在此，每个时隙至少使用两次测量。

图5中示出了结合了相位调制器(例如，铌酸锂(LiNbO₃)相位调制器设备)的示例架构。图5示出了干涉系统的实施例，该干涉系统在参考臂中包括相位调制器，并且该干涉系统具有用于协调OSWSS、相位调制器、(多个)检测器及计算系统中的一者或多者的功能的控制器(电子控制装置和信号发生器，可包括处理器/微处理器)。

在某些实施例中，当束在样本上扫描时，发射一系列A线(每个A线包括相同的波数序列)的束可以被施加到样本以获得数据。在像这样的OCT系统中，其中束在样本上扫描，用于构造本文所述的复合条纹的两个A线可能来自样本不同部分的扫描，并且因此在某些情况下可能需要对数据进行校正以考虑成对的数据点之间的样本差异。

该现象在图6中示出，图6示出了A线A1和A线A3的束轮廓(圆形)。在此，A线A1和A3提供同相(I或正弦)条纹，而A线2提供正交(Q或余弦)条纹。在理想情况下，I和Q的A线将在相同的样本位置处进行测量。然而，如果在该示例中使用A线A1和A2构造复合条纹，则由于A线之间的束位移，可能发生相位关系误差；如果使用A线A2和A3，也会发生类似情况。为了减小该误差，可以通过内插从测量的A线A1和A3构造新的(I)A线。该内插的A线近似于在位置A2处的I A线的测量(在图6中标记为“A线内插”)。然后，从测量的Q A线(A2)和由A1和A3形成的内插的I A线生成复合条纹。

为了实现A线内插，在各实施例中，OSWSS和数据采集系统可以彼此同步，使得A线是相位稳定的。在不具有相位稳定性的情况下，A线A1和A3之间的内插可能由于这些A线之间的未知相移而导致误差。相位同步允许直接内插，而无需A线的相位补偿。相位同步方案的一个实施例在图5中示出，其描绘了电子地耦合到OSWSS、相位调制器、(多个)检测器和计算机(例如，可以用于数据收集和/或分析)的控制器/信号发生器。

可以在条纹域中(即，在捕获的条纹数据上)确定A线内插，或者可以在对单个测得的A线条纹进行FFT之后(即，在由FFT操作生成的复合数据上)确定A线内插。

连续帧之间的相位调制

以上所公开的相位调制方法不一定需要在相邻的A线中实现。对于一些成像系统，在帧之间进行相位调制可能是最佳的，其中帧可以是对A线的收集(例如，沿特定方向(诸如x方向)的A线的收集)，可用于生成连续图像。因此，束可以在样本上的第一方向(例如，x方向)上重复扫描，同时还可以在通常是正交的第二方向(例如，y方向)上平移。

如图7的左面板中所示，使用沿x方向的正弦扫描，其中每隔一个帧具有0度相移，用于生成同相(I)数据，而其他A线具有90度相移，用于生成正交(Q)数据。如果以恒定的速度沿y方向进行的扫描足够慢，则相邻帧对足够相似的位置进行采样，使得来自这些帧的数据可以被组合以生成复合帧。例如，可以使用位置b和c处的A线，其中b和c在相同的x位置，但在y位置略有偏移。图7中的右侧面板描述了x扫描位置和y扫描位置与时间的关系。

替代地，如图8所示，可以修改y扫描，以便在两帧采集期间保持y位置恒定，使得来自这两个帧的A线具有相同的y位置，并因此A线具有相同的x位置和y位置，这对于构造复合A线/帧是有益的。这在图8中示出，在该图8中示出了x和y上的位置与时间的关系。在此，帧i和帧i+1可以分别具有0度和90度的相移，并且可以用于生成复合条纹/A线/帧数据，其中所有数据具有相同的y位置。

以下非限制性实施例进一步说明了本文所公开的本发明的实施例。

交替A线解调

图9示出了波长步进光源(S)，其产生具有频率梳状自由光谱范围(FSR)的波长扫频梳，并且在时域中可以具有或可以不具有脉冲，其中脉冲重复率(f_P)取决于FSR和扫描速度。光源S产生束B1，该束B1使用由半导体光放大器、增强型光放大器制成的增益介质(G)或另一种类型的增益介质进行放大，从而得到输出束B8。

图10示出了可以使用自由空间光学器件(图10，面板A)或光纤布置(图10，面板B)实现的马赫曾德尔型干涉仪。也可以应用其他干涉仪类型(例如，迈克尔逊)。在图10的面板A或面板B中的光源LS表示图9中的输出束B8。从LS发射的束B9被引导到干涉仪输入，在该干涉仪输入处使用分束器(BS3)将束B9分成两条长度大致相等的路径。B10被引导为朝向样本S。然后，来自感兴趣物体的反向散射光被引导为朝向干涉仪输出(B11)。在参考臂中，束B12被引导为朝向相位调制器(PM)。在该示例中，PM以激光重复(A线)率的一半的频率施加零或π/2(90度)的相移，这意味着与A线相对应的每隔一组脉冲在参考臂中应用0度或90度的相移。替代地，激光重复率可以是PM频率的整数倍，f_L＝nf_PM(n≥2)(例如，相位可以在每3个、每4个、每5个、……或每n个A线改变)。PM之后的束(即，束B13)被引导为朝向干涉仪输出，以在与BS4组合后与束B11发生干涉。然后由光电二极管D检测输出束B14。替代地，由于输出束B14与B15之间的相移π，图2B所示的基于光纤的干涉仪容易地实现平衡检测。使用数据采集板或实时示波器(DAQ)以采样率f_S对检测到的信号进行数字化。可以采集若干波长扫描(A1、A2、……、An)以形成二维或三维图像。

在采集期间，样本臂束B10在横向(lateral或transverse)方向上被扫描以形成二维图像(B扫描)，例如，如图6所示。在该情况下，相位调制器PM在分别形成复合干涉信号的I分量和Q分量的交替A线之间引起零和π/2(90度)的相移。在某些实施例中，调整束扫描速度，使得连续的A线在空间上被间隔开束直径的1/4或更小的束步长。对于远小于束直径的束步长，可以获得复合干涉信号(解析信号)为

或

其在深度域进行傅立叶变换后得到抑制的复共轭项。

对于逐渐接近束直径的束步长，检测到的信号可能越来越不相关，导致复共轭项的缩小减少。如上所述，可以在An与An+2之间(即，在相邻的I A线和/或相邻的Q A线之间)应用复合值内插，以在分别在它们的Q对应部分或I对应部分的空间位置处获得经校正的(内插的)I'或Q'分量。在该情况下，然后将复合干涉信号形成为

或

或

或

连续波(CW)或准CW激光器操作的交替采样点解调

在该实施例中，诸如图9中所示的光源被输入到诸如图10的面板A或面板B中所示的干涉仪。如上所示，由光电二极管D检测输出束B14，或者替代地，由于B14与B15之间的π的相移，图10面板B中所示的基于光纤的干涉仪容易地实现平衡检测。使用数据采集板或实时示波器(DAQ)以采样率f_S对检测到的信号进行数字化。在各实施例中，采样率可以被调整为脉冲重复率的两倍，f_S＝2f_P＝2v/FSR，其中v是以Hz/s为单位的扫描速度。相位调制器PM被设置为以等于脉冲重复率和数字转换器(DAQ)采样频率一半的速率在零与π/2(90度)之间调制干涉信号的相位。

可以相对于脉冲调整采样和相位调制的相对相位，如图11所示。在该实施例中，λ_n(n＝1、2、3、4、5、……)表示光谱域中的各个“基础”窄线宽的梳状线。每个脉冲采集两个点，彼此相移π/2，以形成复合干涉信号的I和Q分量，

或

脉冲激光输出的交替采样点解调

在脉冲激光输出的情况下，脉冲之间的采样可能导致无效的I/Q分量，如图12的面板A所示，这对于具有低占空比的脉冲可能变得更加明显。在图12中，λ_n表示光谱域中的各个“基础”窄线宽的梳状线。在该实施例中，可以通过生成脉冲序列副本并将该副本粘贴到原始脉冲序列的低占空比区域中来解决脉冲之间的采样问题，如图12的面板B中所示。换句话说，相同的梳状线(λ_n)和脉冲以某个延迟被复制和粘贴(λ_n′)，并因此通过交替的采样点被采样，每个采样点相对于彼此各自相移π/2。

图13示出了耦合到光学组件的波长步进光源(S)的实施例，该光学组件将源S的输出与源S的延迟副本组合以产生诸如图12的面板B或C中所示的信号输出。图13的波长步进光源S产生具有频率梳自由光谱范围(FSR)的波长扫频梳。源S的脉冲具有取决于FSR和扫描速度的脉冲宽度和脉冲重复率。光源S产生束B1，束B1被分束器/耦合器(BS1)分成两个路径(P1、P2)。束B2被引导到偏振控制器(PC1)，该偏振控制器确保P1与P2之间的偏振相等。在PC1之后，束B3被引导到组合P1和P2的分束器(BS2)。束B4被引导到延迟线(DL)，该延迟线在P1与P2之间引起时间延迟。在没有延迟线DL的情况下，路径P1和P2将具有相等的长度，并因此复制的脉冲将简单地重新组合以形成与源S的输出等效的一串脉冲。

在各实施例中，由DL引起的时间延迟可以与脉冲重复率的倒数的一半(1/(2f_P))相对应，从而将复制的脉冲串(图12的面板B中的虚线)延迟半个脉冲周期。如图12的面板C中(其中脉冲被延迟了一个半脉冲周期)所示，可以通过在信号空隙的其他区域(脉冲之间)粘贴λ_n'来更普遍地应用该原理。适用的时间延迟可以更一般地写为n/(2f_P)，其中n是奇整数。在延迟环DL之后，束B5被引导到分束器BS2，分束器BS2将束B3与束B5组合。这在BS2的输出处产生两个交错的脉冲序列。这两个束在被增益介质G放大之前都要经过偏振控制器(PC2)。然后，输出束B8被引导到诸如图10的面板A和B中所示的那些干涉仪以供进行成像，其中图13的布置是光源LS发射束B9。在各实施例中，采样率可以被调整为脉冲重复率的两倍，f_S＝2f_P＝2v/FSR，其中v是以Hz/s为单位的扫描速度。相位调制器PM以脉冲重复率的频率和数字转换器(DAQ)采样率的一半的频率在零与π/2之间调制干涉信号的相位。从单独采样的脉冲中提取I和Q分量，以形成复合干涉信号

或

在连续波(CW)或准CW激光操作的交替采样点解调实施例或脉冲激光输出的交替采样点解调实施例中，相位调制频率和采样率可以类似于或等于光电二极管D和数字转换器DAQ的模拟带宽。然而，接近带宽极限的频率经受附加的与频率相关的相移，这可能导致错误测量的I、Q分量，这是因为干涉信号经历了来自PM的相移和来自检测电子设备的与深度相关的相移。这进而可能导致对复共轭伪像的抑制不充分。在某些实施例中，可以通过包括与深度相关的校准来对该附加相移进行校正。经校正的正交分量(I和Q)可以写为

其中Q'是复合条纹的测得的相移分量，而α是通过应用条件0＝I+Q'α在残余复共轭分量的位置获得的复合校正因子。

相位误差的校正

在大多数应用中，圆形测距光学相干断层扫描成像(CR-OCT)系统的某些实施例有助于减少跨扩展的深度范围成像所需的测量次数。然而，在某些情况下，这些实施例中使用的成像系统架构虽然足以证明CR方法的核心原理，但可能不稳定并且可能仅限于1.55μm下的操作。因此，提出了改进的CR-OCT架构的实施例，其改进了操作稳定性和/或将该技术转换到包括更常见的1.3μm范围成像带的其他波长带。在各实施例中，当采用拉伸脉冲锁模(SPML)激光源时使用的色散光纤的长距离可以由单连续啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)设计代替，这种修改不仅将操作波长范围变换到从1260至1360nm的窗口，还显著地稳定了激光操作。进一步地，已经实现了使用铌酸锂相位调制器的主动正交解调方案的实施例，以代替可能对环境因素敏感的基于偏振的光学正交解调电路。这些经修改的系统的性能已得到量化，并提供了成像示例，这些示例具有7.6MHz的操作速度、100nm的扫描带宽、4cm的相干长度以及在较宽范围内可调节的圆形测距深度，在一些实施例中，该较宽范围可以在100μm与4mm之间的范围内。在各实施例中，CFBG-SPML激光的稳定性和简单性、1.3μm下的操作和/或主动正交解调方案中的一种或多种的组合定义了一种更紧凑、稳定和直接操作的CR-OCT系统，这可能有助于拓宽CR-OCT技术在医学和非医学应用中的探索。

圆形测距光学相干断层扫描成像(CR-OCT)可以解决传统傅立叶域OCT方法面临的两个技术障碍。首先，当尝试使用FD-OCT方法以高深度扫描速率询问扩展的深度范围时，需要在短持续时间内进行大量测量(即，数字化样本)。这可能对OCT系统中的检测、数字化、传输和处理模块的电子带宽提出很高的、通常无法达到的要求。在需要连续(与突发模式相反)成像的应用中，这尤其具有挑战性。CR-OCT通过在大多数应用中利用深度解析轮廓中的固有稀疏性来克服此障碍。具体地，深度空间被圆形地折叠，使得仅需要采集小的圆形深度范围。可以将该圆形深度范围设置为近似于从样本反射的信号的深度范围，通常在0.5-2mm的范围内，但不限于该范围。然而，样本可以在可能跨越许多厘米的更宽的物理深度范围上。简而言之，CR-OCT通过丢弃样本的绝对位置信息来实现对样本信号的高效采样。

通过采用CR-OCT方法可以克服的第二个技术障碍是成像源速度的技术障碍。常规傅立叶域OCT激光可在100-400kHz范围内舒适地使用，并且可以通过光学缓冲使其操作超过1MHz，以绕过临界扫描波长滤波器的机械限制。CR-OCT基于频率梳源的使用。使用离散步进波长而不是连续扫描波长的能力为极快的、>10MHz光源设计打开了新的机遇。使用基于腔内色散的拉伸脉冲锁模设计获得先前的CR-OCT成像结果。尽管诸如此类的源已证明了核心CR原理，但它们既复杂又不稳定；另一方面，已经报告了基于具有θ腔结构的啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的更优越的频率梳状激光源，但是到目前为止，尚未证明利用频率梳CFBG-SPML源的成像。在先前的工作中，CR-OCT用于以高达22MHz的A扫描速率捕获测量信号压缩因子范围为10-42的组织信号。

在CR-OCT系统的某些实施例中，源和干涉仪可能需要频繁的调整和校准以保持高性能。造成光源不稳定的因素包括使用长距离(>10km)的色散光纤。长色散光纤的使用可以使激光腔谐振频率对温度敏感，并且由于整个系统是锁相的，因此可能需要将激光驱动频率的变化传播到束扫描和数字化时钟源。更稳定的激光设计将极大地简化研究和临床前/临床环境两者中的操作。为了实现定义该技术的深度空间的圆形折叠，对包括同相和正交信号的复合条纹信号进行检测。在某些实施例中，可以使用特定的基于极化的正交解调电路。该电路与校正算法相结合可以提供高性能的解调，但是可能必须通过相当复杂的校准过程频繁地重新测量校正参数。最后，与稳定性无关的某些设计的第三个缺陷是它们无法转换为其他成像波长，诸如1.3μm或1.0μm。这是由于使用了匹配的正负色散光纤而造成的，它们在1.5μm以上才广泛使用。为了使该技术能够在临床环境中进行研究并使能够更稳健地采用CR技术，需要一种在常规成像波长下操作的简化的、更稳定的激光和干涉结构。

CR-OCT技术/系统对复合干涉条纹进行操作以实现圆形测距。不幸的是，使用频率梳会产生RF误差，当以频率梳自由光谱范围(FSR)的主要测量范围的倍数成像时，RF误差会导致伪像。为了访问整个深度范围，通常需要使用解析(即，复合)干涉信号。为了避免伪像的重叠，信号折叠通过频率梳光源和复解调的使用的组合以循环方式执行(即，检测解析所测量延迟的符号的同相(I)和正交(Q)条纹信号)，如本文所公开的。在传统的傅立叶域OCT中，已经探索了复解调方法，以通过使用正延迟空间和负延迟空间将成像范围扩大两倍。已经证明了基于光学正交电路的被动方法和基于动态相位调制的主动方法。对于传统的OCT，复解调是可选的，因为整个深度信号既可以放置在正延迟空间也可以放置在负延迟空间中。可以将相同的策略应用于光学二次采样，但是由于混叠超出主要测量范围，因此将深度范围限制为基本频率梳阶。因此，通过光学二次采样和复解调的组合可以实现圆形测距。也就是说，在CR-OCT的情况下，复合信号不是可选的，而是必不可少的。在某些CR-OCT证明中，已采用了被动方法。尽管这提供了所需的性能，但主动方法具有一些优点，可以减少数字转换器的通道数并避免对环境稳定性的需求。我们已经证明了通过使用声光调制器和傅里叶域锁模频率梳状激光进行频移的圆形测距。该方法可以提供稳定的单通道A线内复解调，但可能仅限于高达～3MHz的激光重复率。因此，本文描述了将主动解调方案扩展到CR-OCT系统。具体地，通过描述两种A线间解调技术，重点介绍了用于基于LiNbO₃电光调制器(EOM)的高效、高速和稳定方法的CR特定更改的实施例。此外，为了将基于CFBG的SPML架构的高速度移动到更相关的OCT波长，首次证明了1.3μm的SPML激光，它为OCT成像提供了紧凑且稳定的基于SPML的圆形测距系统。

设置

图14示出了包括SPML激光和马赫曾德尔型干涉仪的光学配置。在3.87GHz的谐振腔往返时间的谐波处以谐振方式驱动电光调制器EOM(MX1300-LN-10，Photline公司)。使用码型发生器PG(PAT 5000，SYMPULS公司)产生由1024位(32个字)组成的、通过放大器A(DR-PL-10-MO，iXblue公司)放大的电信号产生520ps脉冲，其中单个位与260ps脉冲相对应。额外的信号发生器(SG384，斯坦福研究系统公司)用于产生码型发生器的外部时钟信号。将连续光纤布拉格光栅(CFBG，Proximion公司)放置在两个循环器之间，以访问正常色散和异常色散两者。9.5m光栅被设计为在1240nm至1340nm(Δλ＝100nm)的连续波长范围内相对于光频率产生线性群延迟。在1290nm处的色散为±930ps/nm(98,000ps/nm/km)，对应于93ns的扫描时间。通过从两个方向使用CFBG，我们生成了来自同一设备的匹配的正常和异常色散。基于CFBG的SPML设计对于在1.3μm范围内的实现方式至关重要，在该范围内标准SMF的色散为零。激光输出是在SOA之后使用20％输出抽头耦合器(在图14中标记为“80/20”)取得的。为了产生频率梳输出，在腔中使用固定的法布里-珀罗标准具，其具有单通精细度12以及连续可调的自由光谱范围(FSR)。使用两个玻璃板(韩国电光有限公司)构建标准具。这两块板均具有平坦的表面，其中一侧的反射率为85％，而另一侧上为倾斜表面以减轻背反射。可能由于表面不规则和/或与设置的反射率存在偏差，因此测得的单通精细度低于预期的精细度18。注意，该频率梳嵌套在主动锁模激光腔的～3.8MHz频率梳的顶部，其中只有嵌套的频率梳与成像有关。在CFBG通带内，大约30％的光被传输，从而形成三个光腔(A、B、AB)。为了抑制光在腔A和腔B中循环，我们使用SOA调制(T160，高地科技)，其频率由腔AB往返时间给定，导通状态由CFBG色散(93ns)确定。使用由码型发生器触发的数字延迟发生器DDG(DG645，斯坦福研究系统)应用调制。外部时钟发生器、码型发生器和数字延迟发生器使用10MHz参考信号进行相位同步，其中时钟发生器充当主时钟。实施的配置具有38％的占空比，在激光输出处产生3.8MHz的重复率。使用由27m SMF28制成的延迟线，将重复率加倍至7.6MHz(占空比为76％)，然后进行后置放大。通过减少腔体长度或码型发生器使用的位数，可以将重复率进一步优化为10MHz的最大值。激光重复率是取决于占空比和扫描带宽的相对参数。扫描速度为194THz/μs，并且是激光性能的绝对度量。

干涉仪由提供本地振荡器并容纳LiNbO₃电光相位调制器(EO空间)的参考臂制成。EOM被设计成1.3μm的波长区域并且由偏振波导(无集成偏振器)制成，带宽为10GHz，插入损耗为3dB，并且π电压为5.3V。对于高于30kHz的调制，使用宽带放大器(MTC5515，多链路技术公司)放大电信号。尽管期望相位调制器具有π电压波长依赖性，但是在扫描带宽上对正交检测没有明显的影响(即，抑制)。在样本臂中，检流计(504Hz，索雷博公司或4kHz，EOPC)可实现二维扫描(见下文)。使用焦距为50mm的透镜执行成像，该透镜提供41μm的光斑大小。样本臂中的色散匹配说明了EOM中的波导色散。使用1.6GHz平衡检测器和4GS/s、12位数据采集板(AlazarTech，ATS9373)来采集信号。

结果

图15的(a)面板示出了在频谱域中后放大之后的激光输出，其中频率梳结构清晰可见。图15的(b)面板示出了频谱的放大视图，其描绘了具有200GHz FSR的频率梳。可以连续调整标准具FSR，并在高达450GHz下证明良好的性能。图15面板(c)示出了使用260ps(1位)电脉冲和100GHz FSR的单次扫描的时间轨迹。时间轨迹的放大图在图15面板(d)中示出。使用35GHz光电检测器(1474-A,New Focus公司)和20GHz采样示波器(HP54120B)记录轨迹。频率梳的基本结构以脉动的形式清晰可见。由于CFBG施加了大的线性啁啾，因此脉冲直接在频谱域中映射频率梳的相对应光学频率。图15(c)面板和(d)面板还描绘了整个扫描中0.52ns的恒定脉冲间隔时间。这与f_p＝v/FSR给定的理论脉冲重复率的倒数非常一致，其中v是扫描速度(即，194THz/μs)。这证明线性扫描不需要线性化或采集时钟。此外，测得的光脉冲宽度在300ps至470ps的范围内，比码型发生器的260ps电脉冲宽度更宽。这表明由于增益饱和与和载波寿命相当的脉冲宽度，因此光脉冲的光谱拓宽。图15面板(e)中示出五个扫描的序列，显示了在194THz/μs的扫描速度下7.6MHz的重复率和76％的占空比。使用EOM上的520ps电脉冲和2GHz实时示波器(泰克科技有限公司，MSO5204)记录轨迹。在该情况下，由于脉冲宽度与脉冲重复率的倒数相似且数字转换器带宽减小，因此未观察到脉动。最后，在图15面板(f)中示出激光后放大后的相干长度测量。它示出在4cm的光程差处有6dB的信号衰减。

主动、高速复解调

在下文中，我们描述了使用LiNbO₃相位调制器的两种主动的A线间解调技术。以基于波导的铌酸锂器件为基础的主动相位调制提供了一种直接且高度可配置的方法来调制相位并在GHz范围内舒适地操作。

帧解调

如图16面板(a)中所示，A线间帧解调通过对交替的B扫描进行相位调制来从两个帧中采集正交分量。以前，由于帧速率小于100Hz的缓慢成像速度以及对高相位稳定性的需求，该方法一直具有挑战性。SPML激光的高重复率允许帧速率在千赫兹范围内，在该范围中环境波动和来自显微镜的振动减少并且更易于管理。从记录的奇数的B扫描和偶数的B扫描中提取正交分量，以形成S(x,z)＝S_I(x,z)+S_Q(x,z)的复信号，其中S_I(z)＝FFT{A_I(ω)}和

其中A_I(ω)、A_Q(ω)是I和Q B扫描内的A线，而ω是角光学频率。采用谐振扫描器，其谐振频率为3908.45Hz(PLD-1S，EOPC)。谐振扫描器频率从其机械谐振略微失调至3908.17Hz，以匹配激光重复率的整数以进行同步，从而每个扫描周期提供1932条A线。将相位调制频率调整为帧速率的一半，f_PM＝1.95kHz。采样率调整为f_s＝3.87GS/s，其方便地与码型发生器的时钟率匹配，每条A线产生389个点并且奈奎斯特深度为1.5mm，由z_NQ＝c f_s/(4v)给出。图16面板(b)和(c)显示了基带范围上的点扩展函数(PSF)。使用150GHz的FSR，其主要测量范围为±0.5mm的L_B＝c/(2FSR)。理论地，考虑到f_s＝2vL_B/c，这仅需要f_s＝1.29GS/s的采样率。但是，为了另外证明一阶伪像的抑制作用，故意对光学奈奎斯特频率进行过采样。图16面板(b)示出了数值色散补偿之后的原始信号，而图16面板(c)示出了I、Q解调之后的深度信号。对于基带以及第±1频率梳阶，可以看到大约40dB的抑制。注意，测量的抑制受系统噪声基底限制。通过对IR卡(图16面板(d)和(e))和胶带(图16面板(f)和(g))成像来演示复解调。成像期间使用100GHz的FSR(L_B＝1.5mm)。图像中仅绘出了基带范围。胶带样本是高度透明的。在图16面板(g)中在样本表面上方看到的结构与显示样本下方的样本结构的第1频率梳阶相对应，并且该第1频率梳阶被折叠回基带中。类似地，在图16面板(e)中的图像的右下角处看到的IR卡结构是超过上基带范围的样本结构，并且与第-1频率梳顺序相对应。值得一提的是，由于谐振扫描器的扫描功能是对称的(正弦波)，因此在某些实施例中，可以对前向和后向扫描进行相位调制以获得正交帧，从而将采集时间减少了二分之一。在该情况下，预期扫描器相位至关重要，并且需要仔细调整以确保帧相关。

相位校正

尽管谐振扫描器的高帧率和SPML激光的相位稳定性大大降低了帧之间的相位噪声，但仍观察到小的相位波动，这可能导致可见的复共轭伪像残余。即使是少量的轴向运动(例如，使用1.3μm成像波段时，波长的～3％，诸如～40nm的运动)也会引起伪像。在图17面板(a)和(b)中示出了IR卡和胶带样本的剩余伪像的示例(标为“cc”的箭头)。相位波动是周期性的，并且源于机械显微镜的不稳定性。通过将显微镜与频率高于EOM调制(帧率的一半)的振动源隔离开来构造稳健的样本臂时，必须小心。I、Q分量不完美是由于轴向运动，可以被校正。

复合I帧与Q帧之间的相位差

分别示于IR卡和磁带样本的图17面板(c)和(d)中，其中S*_Q'(x,z)是包括相位误差的不正确Q值帧。相位图说明了恒定的相位差，该相位差确认了B扫描中的全局相位误差。通过绘制相位差的直方图(图17面板(e)和(f))，例如从如图17面板(e)和(f)所示的相位差图像中，可以更好地理解这一点。直方图清楚地标识出平均相位差，对于IR卡，该平均相位差高于理想正交相位差π/2，而在胶带的情况下该平均相位差低于理想正交相位差π/2。平均相位差相对于正交点的偏移

代表阻止正交检测的全局相位误差。在成像期间，可以从每帧的单侧直方图(正侧或负侧)获得该相位误差，并将其用作全局相位校正因子

因此，总结相位校正方案的实施例：复合I帧与Q帧之间的相位差由

给出，其中S_I、Q'(z)＝FFT{A_I、Q'(ω)}，其中A_I(ω)是I值A线而A_Q'(ω)是帧中不精确的Q值A线。该相位图用于在B扫描(帧)中获得全局相位误差。首先，从相位图中绘制相位直方图。其次，使用单侧直方图(正或负侧)来获得相位差的平均值或最大值。第三，提取平均值或最大值相位差与理想正交相位差(±π/2)的偏移。与正交点的偏移表示全局相位误差

全局相位误差作为全局相位校正因子

被应用于复合值帧。经校正的无伪像帧被计算为：S(x,z)＝S_I(x,z)+S_Q(x,z)。

由于复合帧在傅立叶变换后直接可用，因此额外的计算时间最少。经校正的图像在图17面板(g)和(h)中所示。复共轭伪像的高度重叠结构以及胶带样本的一阶信号代表特别具有挑战性的场景。这导致直方图中相位的标准差很大。重要的是，标识并校正了相位误差。图17面板(i)示出了在校正之前(黑线)和经校正(红线)的128ms的时间跨度内250帧的相位误差

和相对应的抑制(图17面板(j))。重叠的粗线显示使用5帧的平均抑制。垂直虚蓝线突出显示了相位误差超过0.2弧度(中心波长的3％)的三个点。随时间变化的相位误差产生不完美的I、Q分量，从而将抑制降低到20dB。全局相位校正将抑制降低到大约40dB，与系统噪声基底相对应。

重要的是要注意，在大的相位误差的情况下(π/2的数量级)，检测到的帧变得退化并且无法进行相位校正。从显微镜的不稳定性观察到的相位变化不超过0.4弧度，并且从未接近退化。但是，样本运动导致大的相位误差并导致帧退化。样本运动也可能具有无法校正的横向分量，并因此，此处描述的校正方法更适合静态或缓慢移动的样本。

成像

在图18面板(a)中演示了人指甲褶皱的成像示例。它显示了原始的色散补偿图像以及无伪像的I、Q解调图像。无需相位校正。使用了100GHz的FSR，并且仅显示了基带范围，即L_B＝1.5mm。将经I、Q解调的图像缝合在其自身的顶部，以便使超出基带的样本结构的无边界包裹更加清晰。此外，图18的面板(b)显示了iPhone显示器的成像。显示了原始和经I、Q解调图像以及体积图像的渲染可视化效果，清楚地突出显示了表面下方的许多不同层。由于缺少文献，很难可靠地识别iPhone 7显示器的层，但是已知这些层包括偏光层、液晶和触摸屏、潜在的第二偏光层、定向扩散层、具有背光的光导板、以及端反射器。这也证明了基于SPML的逐帧圆形测距解调在工业应用中的强大适用性，在工业应用中，体积视频速率和长距离成像可能是有益的，包括宽视场材料、显示器或油漆检查。

值得注意的是，使用连续扫描激光、A线速率为10MHz且成像范围为4cm的传统OCT要求采样率数量级为100GS/s。我们将其与FSR为100GHz(L_B＝1.5mm)且扫描速度为194THz/μs(即，具有Δλ＝100nm、全占空比的10MHz A线速率)的圆形测距进行比较，该圆形测距只需要2GS/s的采样率，因为它与相干长度(即，成像范围)无关。这将采样速度降低了50倍，并且数据加载速度减慢了信号和图像处理。取决于应用，FSR可能提高到200GHz(L_B＝750μm)，这可能进一步将压缩因子提高到100。此外，在占空比为100％的情况下，谐振扫描器的4kHz扫描速率可以增加到至少6kHz，这将进一步减少相位误差。

A线解调

在图19面板(a)中示出了A线间解调的概念。在该方法中，参考臂中的相位调制器在横向扫描期间在交替的A线之间引起相移。奇数的A线和偶数的A线分别代表I正交分量A_I和Q正交分量A_Q，它们用于形成解析深度信号，如

A线解调需要A线之间的高相位稳定性和高A线速率，以避免来自样本运动的相位噪声。由于基于色散的扫描和SPML激光的高重复率，其高相位稳定性使其成为A线解调的极佳选择。对于远小于束光斑尺寸的A线间距，A线相互关联并提供有效的I、Q分量。对于大步长，获取的A线与不同的空间位置相对应并且越来越不相关，从而导致抑制降低。在这种情况下，可以通过复合A线内插来恢复抑制。

使用Galvo扫描器(索雷博公司)，其中快速轴频率为504.3Hz。频率设置为主时钟(码型发生器外部时钟)的整数倍。将相位调制频率调整为A线速率的一半，f_PM＝3.7MHz。必须仔细选择它以匹配激光重复率的整数倍以进行同步。采样率调整为f_s＝3.87GS/s，其方便地与码型发生器的时钟率匹配，每条A线产生389个点并且奈奎斯特深度为1.5mm。

图19面板(b)和(c)显示使用FSR为100GHz(L_B＝1.5mm)的I、Q解调之前(图19面板(b))和之后(图19面板(c))在主要测量范围内具有PSF的A线。100GHz FSR仅要求f_s＝1.94GS/s的采样率。为了另外演示一阶伪像抑制，我们特意对光学奈奎斯特频率进行过采样。注意，在该情况下，不应用横向束扫描而应用复合内插。在基带以及第±1阶中，复共轭项的抑制很清晰并且约为40dB。抑制测量限于系统基底噪声。相干平均(100条A线)显示出低至-50dB基底噪声的抑制。解调高度稳定且永久，无需在几天内重新进行调整。为了演示，连续测量抑制达一小时而无干涉(图19面板(d))。

复合平均

对于大于束光斑尺寸的横向束步长，由于I A线和Q A线与不同的空间位置相对应，因此经相位调制的A线越来越不相关并且产生减少的复共轭项抑制。可以通过复合内插(或复合平均)将横向束步长减小到束光斑尺寸的四分之一。通过在傅立叶变换后在深度域中对相邻的Q A线空间位置进行内插，在其I对应的空间位置处获得Q正交分量(反之亦然)。

图20的面板(a)展示了测量的复共轭项抑制作为归一化到束直径的束步长Δx/δx的函数，其中δx与高斯束腰参数的两倍相对应，δx＝4λ₀F/(πD)，其中F是透镜焦距而D是准直束直径。在该工作中，通过改变扫描幅度来调整束步长，同时保持扫描频率。绿色区域表示有效的束步长，其中相邻的A线具有足够的相关性(Δx≤1/4δx)。对于小于束光斑尺寸四分之一的步长，复合内插将抑制提高了约10dB。结果表明，空间过采样和复合内插可产生优于35dB的抑制。注意，小步长的40dB抑制极限是由于系统基底噪声引起的，并不代表该技术的硬极限。对于小于Δx/δx＝0.1的束步长，内插平稳后的抑制约为40dB，这表明对于提供更好噪声性能的系统，其潜在抑制优于40dB。总之，该技术的应用受到束步长的限制，该束步长损害横向扫描速度(B扫描速率)或扫描幅度(视场)。图20面板(b)示出了通过使用Δx/δx＝0.23的束步长对IR卡进行成像来进行复合内插的示例。原始图像清楚地显示了复共轭项(在图20中的面板(b)中标记为“cc”)。I、Q解调提供抑制，但伪像仍然可见。复合内插进一步改善了抑制，将伪像降低到在成像期间通常观察到的-30dB噪声基底。最后，将经解调和校正的图像缝合三次，以使超出基带范围的样本结构的无边界包裹更清晰。

成像

在图21面板(a)中说明了人指甲褶皱的成像示例。示出了原始的色散补偿图像以及无伪像的I、Q解调图像。束步长为Δx/δx＝0.15。没有应用复合内插。使用了100GHz的FSR，并且图像仅显示了基带范围，即L_B＝1.5mm。将经I、Q解调的图像缝合在其自身的顶部两次，以便使超出基带的样本结构的无边界包裹更清晰。此外，图21面板(b)和(c)显示了使用100GHz的FSR的人类牙齿成像。在图21面板(b)中可见示出了牙釉质(1)、牙本质(2)和牙龈(3)的不同层。不需要复合内插。出于说明目的，此处仅绘制了整个采集深度范围，与在所有先前图像中看到的仅基带范围相反。基带由虚黄线表示。超过基带到正1阶的样本结构(上面的黄线)被折回到基带的底部，而达到负1阶的样本结构(下面的黄线)被包裹回到基带的顶部。因此，牙釉质表面上方的结构是折叠到基带顶部的牙齿底部。牙齿的高成像深度建议使用较大的基带(较小的FSR)，以便避免结构重叠。最后，基于SPML的圆形测距被用于演示使用50mm透镜(图21的面板(c)，左)和200mm透镜(图1面板(c)，右)以每秒15个体积对牙齿进行成像的类似于相机的摄像机。至于帧解调技术，与具有类似性能的连续扫描激光相比，它代表了用于信号和图像处理的数字转换器带宽和数据负载的50倍压缩因子。结合图21面板(b)中所示的层成像，这说明了同时高速和长距离圆形测距提供的医疗和工业应用的多功能性。

因此，首次展示了1.3μm的基于CFBG的SPML激光，使该设计可用于更合适的OCT波长区域。激光的A线速率为7.6MHz而占空比为76％。扫描速度为194THz/μs，在全占空比下最大允许10MHz。扫描范围是100nm，并且相干长度是4cm，而FSR(即，主要测量范围)是连续可调节的。圆形测距OCT通过使用LiNbO₃相位调制器利用A线间相位调制进行复解调来实现。帧解调没有速度限制，并且原则上仅受B扫描速率的限制。使用来自4kHz谐振扫描器的两个经相位调制的帧以2kHz演示了解调。通过应用全局相位校正，可以校正由于样本臂的显微镜中的轴向光路变化而引起的小相位变化。需要6-10kHz范围内的B扫描速率，以进一步最小化此相位噪声。

演示A线解调作为第二种A线间解调技术，该技术从两条A线构造复合解析信号，并以3.7MHz(A线速率的一半)进行相位调制。通过使用需要空间过采样的束步长来限制该技术的应用，该束步长损害横向扫描速度(B扫描速率)或扫描幅度(视场)。为了足够的过采样，相邻的A线相互关联并提供高达40dB的抑制，这仅受系统基底噪声限制。较大的步长牺牲了抑制。在该情况下，对于小于束光斑尺寸四分之一的步长，复合内插将抑制提高约10dB。本文介绍的主动解调方法非常稳定，需要最少的后处理或不需要后处理，并且与波长无关，并且可以使用单个采集通道执行。与基于CFBG的SPML一起，可以提供紧凑而稳定的圆形测距成像系统的实施例。

转向图22，示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的系统的示例2200。如图22中所示，计算设备2210可以从光学干涉系统2200接收同相数据和/或正交数据。在一些实施例中，计算设备2210可以执行用于主动正交解调2204的系统的至少一部分以基于从光学干涉系统2200接收的同相数据和/或正交数据来确定复合干涉信号。附加地或可替代地，在一些实施例中，计算设备2210可以通过通信网络2206将关于从光学干涉系统2200接收的同相数据和/或正交数据的信息传达到服务器2220，该服务器2220可以执行用于主动正交解调2204的系统的至少一部分，以基于同相数据和/或正交数据来确定复合干涉信号。在一些此类实施例中，服务器2220可以将指示用于主动正交解调2204的系统的输出的信息(诸如复合干涉信号)返回到计算设备2210(和/或任何其他合适的计算设备)。该信息可以被传送和/或呈现给用户(例如，研究员、操作员、临床医生等)和/或可以被存储(例如，作为研究数据库或与受试者相关联的医疗记录的一部分)。

在一些实施例中，计算设备2210和/或服务器2220可以是任何合适的计算设备或设备的组合，诸如台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板计算机、可穿戴计算机、服务器计算机、由物理计算设备执行的虚拟机等。如本文所述，用于主动正交解调的系统2204可以向用户(例如，研究人员和/或医师)呈现关于同相数据、正交数据和/或复合干涉信号的信息。

在一些实施例中，电磁辐射源2202可以是适合于光学干涉的任何源，诸如CR-OCT。在一些实施例中，电磁辐射源2202可以在计算设备2210的本地。例如，电磁辐射源2202可以与计算设备2210结合(例如，计算设备2210可以被配置为用于捕获和/或存储光学干涉信息的设备的一部分)。作为另一个示例，电磁辐射源2202可以通过电缆、直接无线链路等连接到计算设备2210。附加地或可替代地，在一些实施例中，电磁辐射源2202可以位于计算设备2210本地和/或远离计算设备2210，并且可以经由通信网络(例如，通信网络2206)将信息传达到计算设备2210(和/或服务器2220)。

在一些实施例中，通信网络2206可以是任何合适的通信网络或通信网络的组合。例如，通信网络2206可包括Wi-Fi网络(Wi-Fi网络可包括一个或多个无线路由器、一个或多个交换机等)、对等网络(例如，蓝牙网络)、蜂窝网络(例如，符合任何合适的标准(诸如CDMA、GSM、LTE、高级LTE、WiMAX等)的3G网络、4G网络等)、有线网络等。在一些实施例中，通信网络2206可以是局域网、广域网、公共网络(例如，互联网)、私有或半私有网络(例如，公司或大学内联网)、任何其他合适类型的网络、或任何合适的网络组合。图22所示的通信链路可各自是任何合适的通信链路或通信链路的组合，诸如有线链路、光纤链路、Wi-Fi链路、蓝牙链路、蜂窝链路等。

图23示出了根据所公开的主题的一些实施例的可用于实现计算设备2210和服务器2220的硬件的示例2300。如图23所示，在一些实施例中，计算设备2210可包括处理器2302、显示器2304、一个或多个输入2306、一个或多个通信系统2308、和/或存储器2310。在一些实施例中，处理器2302可以是任何合适的硬件处理器或处理器的组合，诸如中央处理单元、图形处理单元等。在一些实施例中，显示器2304可包括任何合适的显示设备，诸如计算机监测器、触摸屏、电视等。在一些实施例中，输入2306可包括可用于接收用户输入的任何合适的输入设备和/或传感器，诸如键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等。

在一些实施例中，通信系统2308可包括用于通过通信网络2206和/或任何其他合适的通信网络传达信息的任何合适的硬件、固件和/或软件。例如，通信系统2308可包括一个或多个收发器、一个或多个通信芯片和/或芯片组等。在更具体的示例中，通信系统2308可包括可用于建立Wi-Fi连接、蓝牙连接、蜂窝连接、以太网连接等的硬件、固件和/或软件。

在一些实施例中，存储器2310可包括可用于存储指令、值等的任何合适的一个或多个存储设备，这些指令、值等等例如可由处理器2302使用以使用显示器2304来呈现内容、以经由(多个)通信系统2308与服务器2220通信等。存储器2310可以包括任何合适的易失性存储器、非易失性存储器、存储或其任何合适的组合。例如，存储器2310可以包括RAM、ROM、EEPROM、一个或多个闪存驱动器、一个或多个硬盘、一个或多个固态驱动器、一个或多个光学驱动器等。在一些实施例中，存储器2310可以在其上编码用于控制计算设备2210的操作的计算机程序。在此类实施例中，处理器2302可以执行计算机程序的至少一部分以呈现内容(例如，图像、用户界面、图形、表格等)、从服务器2220接收内容、向服务器2220传送信息等。

在一些实施例中，服务器2220可包括处理器2312、显示器2314、一个或多个输入2316、一个或多个通信系统2318、和/或存储器2320。在一些实施例中，处理器2312可以是任何合适的硬件处理器或处理器的组合，诸如中央处理单元、图形处理单元等。在一些实施例中，显示器2314可包括任何合适的显示设备，诸如计算机监测器、触摸屏、电视等。在一些实施例中，输入2316可包括可用于接收用户输入的任何合适的输入设备和/或传感器，诸如键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等。

在一些实施例中，通信系统2318可包括用于通过通信网络2206和/或任何其他合适的通信网络传达信息的任何合适的硬件、固件和/或软件。例如，通信系统2318可包括一个或多个收发器、一个或多个通信芯片和/或芯片组等。在更具体的示例中，通信系统2318可包括可用于建立Wi-Fi连接、蓝牙连接、蜂窝连接、以太网连接等的硬件、固件和/或软件。

在一些实施例中，存储器2320可包括可用于存储指令、值等的任何合适的一个或多个存储设备，这些指令、值等等例如可由处理器2312使用以使用显示器2314来呈现内容、以与一个或多个计算设备2210通信等。存储器2320可以包括任何合适的易失性存储器、非易失性存储器、存储或其任何合适的组合。例如，存储器2320可包括RAM、ROM、EEPROM、一个或多个闪存驱动器、一个或多个硬盘、一个或多个固态驱动器、一个或多个光学驱动器等。在一些实施例中，存储器2320可以在其上编码用于控制服务器2220的操作的服务器程序。在此类实施例中，处理器2312可执行服务器程序的至少一部分，以将信息和/或内容(例如，组织识别和/或分类的结果、用户界面等)传送到一个或多个计算设备2210、从一个或多个计算设备2210接收信息和/或内容、从一个或多个设备(例如，个人计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话等)接收指令等。

在一些实施例中，可以使用任何合适的计算机可读介质来存储用于执行本文所述的功能和/或过程的指令。例如，在一些实施例中，计算机可读介质可以是瞬态的或非瞬态的。例如，非瞬态计算机可读介质可包括以下介质，诸如：磁介质(诸如硬盘、软盘等)、光介质(诸如紧凑盘、数字视频盘、蓝光盘等)、半导体介质(诸如RAM、闪存存储器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等)、在传输期间不是短暂的或不是没有任何持久外观的任何合适的介质、和/或任何合适的有形介质。作为另一示例，瞬态计算机可读介质可包括在网络上的信号、在电线中的信号、在导体中的信号、在光纤中的信号、在电路中的信号、或在传输期间是短暂的且没有任何持久外观的任何合适介质、和/或任何合适的无形介质。

在一些实施例中，光信号由光电二极管检测。应当认识到，任何可选电子转换设备(包括但不限于光电检测器、光电二极管、线扫描和二维相机以及光电二极管阵列)可以用来执行该检测功能。

应注意，尽管实施例描述了在测量之间引起90度相移以产生复合信号，但是已知可以使用例如后处理中的校正例程从相移了90度以外的值的测量生成这些复合信号。因此，实施例也可以被配置成生成非零但不一定为90度的相移，以创建复合信号。

应注意，如本文所使用的术语机制可涵盖硬件、软件、固件或其任何适当组合。

图24示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的过程的示例2400。如图24中所示，在2402处，过程2400可以使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本。时间段可包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分可被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分可被引导到光学干涉系统的参考臂。在2404处，过程2400可以将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者。可使用相位调制器来施加相移，可在第一时间段期间施加第一相移并且可在第二时间段期间施加第二相移，并且第二相移与第一相移可相差90度。在2406处，过程2400可以基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉来采集同相数据。在2408处，过程2400可以基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉来采集正交数据。最后，在2410处，过程2400可以基于同相数据和/或正交数据来确定复合干涉信号。

图25示出了根据所公开主题的一些实施例的用于圆形测距光学相干断层扫描成像的主动正交解调的另一过程的示例2500。如图25中所示，在2502处，过程2500可以使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本。时间段可包括第一时间段和第二时间段，电磁辐射源的样本部分可被引导到光学干涉系统的样本臂中的样本，而电磁辐射源的参考部分可被引导到光学干涉系统的参考臂。在2504处，过程2500可以将包括第一相移和第二相移的相移施加到电磁辐射源的参考部分或样本部分中的至少一者。可以使用相位调制器来施加相移，可在第一时间段期间施加第一相移并且可在第二时间段期间施加第二相移，并且第二相移可与第一相移相差90度。在2506处，过程2500可以基于在第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受第一相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第一干涉来采集同相帧数据。在2508处，过程2500可以基于第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受第二相移的参考部分或样本部分中的至少一者之间的第二干涉来采集正交帧数据。在2510处，过程2500可以基于同相帧数据与正交帧数据之间的相位差来生成相位差帧。在2512处，过程2500可以基于相位差帧来确定校正因子。在2514处，过程2500可以将校正因子应用于同相帧数据和正交帧数据。最后，在2516处，过程2500可以基于经校正的同相帧数据和经校正的正交帧数据来确定复合干涉帧。

应当理解，图24和图25的过程的上述步骤可以以不限于图中所示和描述的次序和顺序的任何次序或顺序来执行或进行。而且，可以在适当的情况下基本上同时或并行地执行或进行图24或图25的上述步骤中的一些步骤，以降低等待时间和处理时间。

因此，虽然以上已经结合特定实施例和示例描述了本发明，但是本发明不一定受如此限制，并且许多其他实施例、示例、用途、以及对所述实施例、示例和用途的修改和偏离旨在被所附权利要求所包含。

Claims (52)

1.一种方法，包括：

使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，

所述时间段包括第一时间段和第二时间段，

所述电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的所述样本，并且

所述电磁辐射源的参考部分被引导到所述光学干涉系统的参考臂；

使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到所述电磁辐射源的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者，

在所述第一时间段期间施加所述第一相移，并且在所述第二时间段期间施加所述第二相移，

所述第二相移与所述第一相移相差90度；

基于在所述第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据；

基于所述第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据；以及

基于所述同相数据和所述正交数据来确定复合干涉帧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一时间段期间所述第一相移是0度并且在所述第二时间段期间所述第二相移是90度。

3.如权利要求2所述的方法，

其中，施加相移进一步包括：

将所述相移施加到所述电磁辐射源的所述参考部分，

其特征在于，采集同相数据进一步包括：

基于在所述第一时间段期间的所述第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分之间的所述第一干涉，来采集所述同相数据，

其中，采集正交数据进一步包括：

基于所述第二时间段期间的所述第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分之间的所述第二干涉，来采集所述正交数据，并且

其中，确定复合干涉信号进一步包括：

基于所述同相数据和所述正交数据来确定所述复合干涉信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，

其中所述多个电磁辐射脉冲包括第一A线和第二A线，所述第一A线包括在所述第一时间段期间发射的所述多个电磁辐射脉冲的第一子集，

所述第二A线包括在所述第二时间段期间发射的所述多个电磁辐射脉冲的第二子集，并且

其中，扫描所述样本进一步包括：

在所述第一时间段期间使用所述第一A线扫描所述样本，并且在所述第二时间段期间使用所述第二A线扫描所述样本。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述多个电磁辐射脉冲的所述第一子集与特定的波数序列相对应，并且

其中，所述多个电磁辐射脉冲的所述第二子集与所述特定的波数序列相对应。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述特定的波数序列中的第一波数与所述特定的波数序列中的第二波数不同。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述样本中的第一位置处扫描所述第一A线，并且在所述样本中与所述第一位置不同的第二位置处扫描所述第二A线。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源发射第三A线，所述第三A线包括在第三时间段期间发射的并且与所述特定的波数序列相对应的所述多个电磁辐射脉冲的第三子集，

其中，扫描样本进一步包括：

在所述第三时间段期间使用所述第三A线扫描所述样本；

其中，施加所述相移进一步包括：

在所述第三时间段期间向所述电磁辐射源的所述参考部分施加0度相移；

其中，所述同相数据包括第一同相数据，

其中，所述正交数据包括第二正交数据，

其中，采集同相数据进一步包括：

基于在所述第三时间段期间的第三反向散射电磁辐射与经0度偏移的参考部分之间的第三干涉来采集第三同相数据；并且

其中，确定所述复合干涉信号进一步包括：

基于所述第一同相数据与所述第三同相数据之间的内插来确定第二同相数据，以及

基于所述第二同相数据和所述第二正交数据来确定所述复合干涉信号。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源发射具有束直径的束，

其中所述第一位置与所述第二位置之间的距离是所述束直径的四分之一或更小。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，并且

其中所述多个电磁辐射脉冲中的每一个被分为与所述第一时间段和所述第二时间段相对应的两个时间段。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

基于将所述多个电磁辐射脉冲与所述多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源；并且

其中，扫描所述样本进一步包括：

使用所述经修改的电磁辐射源扫描所述样本，

其中所述经修改的电磁辐射源交替发射各自在所述第一时间段期间发生的所述多个电磁脉冲与各自在所述第二时间段期间发生的相应多个延迟脉冲。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，提供所述经修改的电磁辐射源包括：

基于将所述多个电磁辐射脉冲与所述多个电磁辐射脉冲的所述延迟副本组合来提供所述经修改的电磁辐射源，

其中所述多个电磁辐射脉冲的所述延迟副本被延迟了比所述多个电磁辐射脉冲中的一个电磁辐射脉冲的时间更短的时间。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，确定复合干涉信号进一步包括：

基于施加依赖于深度的校准用于校正来自检测系统的附加相移，来确定所述复合干涉信号。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，采集同相数据进一步包括：

采集与所述第一相移相关联的同相帧；

其中，采集正交数据进一步包括：

采集与所述第二相移相关联的正交帧；并且

其中所述方法进一步包括：

基于所述同相帧与所述正交帧之间的相位差来生成相位差帧，

基于所述相位差帧来确定校正因子，

将所述校正因子应用于所述同相帧和所述正交帧，以及

基于经校正的同相帧和经校正的正交帧来确定复合干涉帧。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，确定校正因子进一步包括：

基于所述相位差帧来确定平均相位差，以及

基于所述平均相位差与90度相移之间的差来确定所述校正因子。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，确定所述平均相位差进一步包括：

确定所述相位差帧中的相位差的直方图，以及

基于所述相位差的直方图来标识所述平均相位差。

17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源包括光学二次采样波长步进源(OSWSS)。

18.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述CFBG-SPML激光包括1.3μm成像带。

20.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

21.一种装置，包括：

光学干涉系统，所述光学干涉系统包括样本臂和参考臂；

至少一个相位调制器，所述至少一个相位调制器与所述光学干涉系统的所述参考臂或所述样本臂中的至少一者相关联；

电磁辐射源，所述电磁辐射源耦合到所述光学干涉系统，

所述电磁辐射源在一时间段内扫描样本，

所述时间段包括第一时间段和第二时间段，

所述电磁辐射源的样本部分被引导到所述光学干涉系统的所述样本臂中的所述样本，

所述电磁辐射源的参考部分被引导到所述光学干涉系统的所述参考臂，并且

通过所述至少一个相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到所述电磁辐射源的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者，

在所述第一时间段期间施加所述第一相移，并且在所述第二时间段期间施加所述第二相移，

所述第二相移与所述第一相移相差90度；以及

微处理器，所述微处理器耦合到所述相位调制器和所述电磁辐射源，所述微处理器用于：

基于在所述第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相数据，

基于所述第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交数据，以及

基于所述同相数据和所述正交数据来确定复合干涉信号。

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，在所述第一时间段期间所述第一相移是0度并且在所述第二时间段期间所述第二相移是90度。

23.如权利要求22所述的装置，

其中，所述相移通过所述至少一个相位调制器施加到所述电磁辐射源的所述参考部分，

其中，在采集同相数据时，所述微处理器进一步用于：

基于在所述第一时间段期间的所述第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分之间的第一干涉，来采集所述同相数据，

其中，在采集正交数据时，所述微处理器进一步用于：

基于所述第二时间段期间的所述第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分之间的第二干涉，来采集所述正交数据，并且

其中，在确定复合干涉信号时，所述微处理器进一步用于：

基于所述同相数据和所述正交数据来确定所述复合干涉信号。

24.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源发射多个电磁辐射脉冲，

其中所述多个电磁辐射脉冲包括第一A线和第二A线，所述第一A线包括在所述第一时间段期间发射的所述多个电磁辐射脉冲的第一子集，所述第二A线包括在所述第二时间段期间发射的所述多个电磁辐射脉冲的第二子集，并且

其中，所述电磁辐射源进一步用于：

在所述第一时间段期间使用所述第一A线扫描所述样本，并且在所述第二时间段期间使用所述第二A线扫描所述样本。

25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述多个电磁辐射脉冲的所述第一子集与特定的波数序列相对应，并且

其中，所述多个电磁辐射脉冲的所述第二子集与所述特定的波数序列相对应。

26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述特定的波数序列中的第一波数与所述特定的波数序列中的第二波数不同。

27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，在所述样本中的第一位置处扫描所述第一A线，并且在所述样本中与所述第一位置不同的第二位置处扫描所述第二A线。

28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源发射第三A线，所述第三A线包括在第三时间段期间发射的并且与所述特定的波数序列相对应的所述多个电磁辐射脉冲的第三子集，

其中，所述电磁辐射源进一步用于：

在所述第三时间段期间使用所述第三A线扫描所述样本；

其中，所述相位调制器进一步用于：

在所述第三时间段期间向所述电磁辐射源的所述参考部分施加0度相移；

其中，所述同相数据包括第一同相数据，

其中，所述正交数据包括第二正交数据，

其中，在采集同相数据时，所述微处理器进一步用于：

基于在所述第三时间段期间的第三反向散射电磁辐射与经0度偏移的参考部分之间的第三干涉来采集第三同相数据；并且

其中，在确定所述复合干涉信号时，所述微处理器进一步用于：

基于所述第一同相数据与所述第三同相数据之间的内插来确定第二同相数据，以及

基于所述第二同相数据和所述第二正交数据来确定所述复合干涉信号。

29.如权利要求28所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源发射具有束直径的束，

其中所述第一位置与所述第二位置之间的距离是所述束直径的四分之一或更小。

30.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源进一步用于：

发射多个电磁辐射脉冲，

其中所述多个电磁辐射脉冲中的每一个被分为与所述第一时间段和所述第二时间段相对应的两个时间段。

31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述微处理器进一步用于：

基于将所述多个电磁辐射脉冲与所述多个电磁辐射脉冲的延迟副本组合来提供经修改的电磁辐射源；并且

其中，所述电磁辐射源进一步用于：

使用所述经修改的电磁辐射源扫描所述样本，

其中所述经修改的电磁辐射源交替发射各自在第一时间期间发生的所述多个电磁脉冲和各自在第二时间期间发生的相应的多个延迟脉冲。

32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，在提供经修改的电磁辐射源时，所述微处理器进一步用于：

基于将所述多个电磁辐射脉冲与所述多个电磁辐射脉冲的所述延迟副本组合来提供所述经修改的电磁辐射源，

其中所述多个电磁辐射脉冲的所述延迟副本被延迟了比所述多个电磁辐射脉冲中的一个电磁辐射脉冲的时间更短的时间。

33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，在确定所述复合干涉信号时，所述微处理器进一步用于：

基于施加依赖于深度的校准用于校正来自检测系统的附加相移，来确定所述复合干涉信号。

34.如权利要求21所述的装置，其特征在于，在采集同相数据时，所述微处理器进一步用于：

采集与所述第一相移相关联的同相帧；

其中，在采集正交数据时，所述微处理器进一步用于：

采集与所述第二相移相关联的正交帧；并且

其中，所述微处理器进一步用于：

基于所述同相帧与所述正交帧之间的相位差来生成相位差帧，

基于所述相位差帧来确定校正因子，

将所述校正因子应用于所述同相帧和所述正交帧，以及

基于经校正的同相帧和经校正的正交帧来确定复合干涉帧。

35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，在确定校正因子时，所述微处理器进一步用于：

基于所述相位差帧来确定平均相位差，以及

基于所述平均相位差与90度相移之间的差来确定所述校正因子。

36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，在确定所述平均相位差时，所述微处理器进一步用于：

确定所述相位差帧中的相位差的直方图，以及

基于所述相位差的直方图来标识所述平均相位差。

37.如权利要求21至36中任一项所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源包括光学二次采样波长步进源(OSWSS)。

38.如权利要求21至36中任一项所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

39.如权利要求38所述的装置，其特征在于，所述CFBG-SPML激光包括1.3μm成像带。

40.如权利要求21至36中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

41.一种方法，包括：

使用电磁辐射源在一时间段内扫描样本，

所述时间段包括第一时间段和第二时间段，

所述电磁辐射源的样本部分被引导到光学干涉系统的样本臂中的所述样本，并且

所述电磁辐射源的参考部分被引导到所述光学干涉系统的参考臂；

使用相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到所述电磁辐射源的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者，

在所述第一时间段期间施加所述第一相移，并且在所述第二时间段期间施加所述第二相移，

所述第二相移与所述第一相移相差90度；

基于在所述第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相帧数据；

基于所述第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交帧数据；

基于所述同相帧数据与所述正交帧数据之间的相位差来生成相位差帧；

基于所述相位差帧来确定校正因子；

将所述校正因子应用于所述同相帧数据和所述正交帧数据；以及

基于经校正的同相帧数据和经校正的正交帧数据来确定复合干涉帧。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，确定校正因子进一步包括：

基于所述相位差帧来确定平均相位差，以及

基于所述平均相位差与90度相移之间的差来确定所述校正因子。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，确定所述平均相位差进一步包括：

确定所述相位差帧中的相位差的直方图，以及

基于所述相位差的直方图来标识所述平均相位差。

44.如权利要求41至43中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，所述CFBG-SPML激光包括1.3μm成像带。

46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

47.一种装置，包括：

光学干涉系统，所述光学干涉系统包括样本臂和参考臂；

至少一个相位调制器，所述至少一个相位调制器与所述光学干涉系统的所述参考臂或所述样本臂中的至少一者相关联；

电磁辐射源，所述电磁辐射源耦合到所述光学干涉系统，

所述电磁辐射源在一时间段内扫描样本，

所述时间段包括第一时间段和第二时间段，

所述电磁辐射源的样本部分被引导到所述光学干涉系统的所述样本臂中的所述样本，

所述电磁辐射源的参考部分被引导到所述光学干涉系统的所述参考臂，并且

通过所述至少一个相位调制器将包括第一相移和第二相移的相移施加到所述电磁辐射源的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者，

在所述第一时间段期间施加所述第一相移，并且在所述第二时间段期间施加所述第二相移，

所述第二相移与所述第一相移相差90度；以及

微处理器，所述微处理器耦合到所述相位调制器和所述电磁辐射源，所述微处理器用于：

基于在所述第一时间段期间的第一反向散射电磁辐射与经受所述第一相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第一干涉，来采集同相帧数据，

基于所述第二时间段期间的第二反向散射电磁辐射与经受所述第二相移的所述参考部分或所述样本部分中的至少一者之间的第二干涉，来采集正交帧数据，

基于所述同相帧数据与所述正交帧数据之间的相位差来生成相位差帧，

基于所述相位差帧来确定校正因子，

将所述校正因子应用于所述同相帧数据和所述正交帧数据，以及

基于经校正的同相帧数据和经校正的正交帧数据来确定复合干涉帧。

48.如权利要求47所述的装置，其特征在于，在确定校正因子时，所述微处理器进一步用于：

基于所述相位差帧来确定平均相位差，以及

基于所述平均相位差与90度相移之间的差来确定所述校正因子。

49.如权利要求48所述的装置，其特征在于，在确定所述平均相位差时，所述微处理器进一步用于：

确定所述相位差帧中的相位差的直方图，并且

基于所述相位差的直方图来标识所述平均相位差。

50.如权利要求47至49中任一项所述的装置，其特征在于，所述电磁辐射源包括啁啾光纤布拉格光栅拉伸脉冲锁模(CFBG-SPML)激光。

51.如权利要求50所述的装置，其特征在于，所述CFBG-SPML激光包括1.3μm成像带。

52.如权利要求51所述的装置，其特征在于，所述至少一个相位调制器包括铌酸锂相位调制器。

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