OCT眼科解决方案
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OCT眼科解决方案


英国Gooch&Housego公司成立于1948年,初期以生产光学晶体器件为主,并一直坚持从事光学器件的研究和制造,逐步演变成今天一家集光学器件、子系统设计、光测试设备的综合性光学科技公司,在国防、生命科学、工业、科研等领域有着广泛的应用。



Gooch&Housego公司的销售团队遍布全球,拥有八个生产加工基地,可提供标准可靠的产品,同时还可以根据用户需求制造特定产品。

光学相干层析成像OCT(Optical Coherence Tomography)是一种利用低相干性光学干涉实时创建生物组织的非侵入性3D图像的技术,是G&H生命医学领域重要的一个分支,特别是应用在眼科扫描成像中。眼科OCT相较于其它应用,对成像的分辨率、成像速度、成本、生产周期有着更为严苛的要求,G&H深耕眼科OCT多年,在海外市场高端眼科扫描设备器件有着较高的市场占有率,并收购了英国医疗ITL公司,可为眼科设备厂家提供OEM及整体解决方案。



OCT三代技术


OCT最初的快速增长是由眼科应用驱动的,尤其是提供视网膜体成像。现在已应用于眼睛前段(角膜和晶状体),显著改善了诸如白内障置换术等治疗方法。该技术还被应用于皮肤、动脉壁、食道和其它组织的成像,以用于临床诊断和活检的替代方法。G&H严格控制生产制造流程,可确保设备的高度重复性性能和紧凑封装,高品质,高性能和可靠性已使G&H成为OCT眼科仪器的领先供应商,


G&H在近几十年的发展中,经历了OCT成像的三代技术,即时域TD-OCT、谱域SD-OCT到现在的扫频SS-OCT,SS-OCT在成像速度、灵敏度上超过前两代OCT,分辨率也大幅度提升。


OCT系统图




基于SS-OCT技术,多年来客户对性能及灵活性的高要求,G&H开发了如上OCT系统,原理是基于:光源输出光经光纤耦合器分别进入探测臂和参考臂,探测臂返回的探测光和参考臂返回的参考光在分束器处发生干涉,由探测器接收后得到干涉信号,通过对接收的干涉光谱信号进行变换,将频域空间转化为位置空间,实现对样品内部结构的成像。其中光源采用的是扫频激光器,它将带宽光分为多个不同波段窄带光,并按时间依次输出,产生的干涉信号由高速点探测器进行记录。



在整个OCT系统中,耦合器、延时线、偏振分集接收器、准直器对整个系统的性能起着非常关键的作用,下面,将逐一介绍这三个器件的指标性能。

OCT耦合器
熔融光纤耦合器广泛用于电信、传感器和生物医学系统中的光信号分支和接口,G&H使用单模和保偏光纤制造一系列适用于可见光和 NIR 波长的熔融光纤耦合器。公司在开发用于海底电信应用的耦合器方面有着悠久的历史,这些熔融光纤组件按照严格的标准制造,具有低插入损耗和高消光比的特点。其中耦合器的指标对高端OCT 系统制造和组装的一致性和可重复性有着关键性的影响。
在熔融光纤耦合器中要考虑的设计特性和规格包括:

耦合比影响设备的一致性

宽带宽/平坦响应影响图像分辨率和图像对比度
色散控制影响更好的图像分辨率并最大限度地减少图像伪影。
G&H曾参与过欧盟Galahad 项目,该项目主要研究超宽带 OCT 耦合器。该项目需要300 nm带宽,以实现超高分辨率成像和偏振敏感 OCT,以便早期检测患者的青光眼。



此外,光谱仪是 OCT 系统检测的关键组件,通常需要小于 0.05 nm 的高分辨率性能才能对样品中几毫米的深度范围成像。随着深度范围的增加,条纹的频率增加或周期变得更紧。因此需要高分辨率来解决这个问题并获得最大的信息来生成图像;另外环境稳定性也是整个OCT系统需要考虑的一个重要因素。

     





尽管传统的视网膜扫描系统可能使用带宽约为30 nm的光源,但最新一代的OCT系统正朝着> 100 nm带宽转移以提供更高分辨率的图像。作为响应,G&H开发了在140 nm波长范围极宽带耦合器(EWOC),使其成为高端和下一代OCT仪器的理想选择。




OCT可调光延时线

光学延迟线是任何 OCT 系统的关键部分,在眼科中,当患者的眼睛大小不同时,操作员可以调整光传输以精确匹配参考臂和样本臂。

选择此组件时要考虑的延迟线的关键方面包括:
环境稳定性:它是否在所需的操作条件范围内可靠地运行,是否会减少图像褪色?
低损耗(回波损耗):它是否可以防止图像伪像的形成,同时最大限度地提高图像对比度并保持功率效率?
速度够快吗?速度是否可以达到 50 毫米/秒,以实现每次测量的快速优化和调整。
在开发其光学延迟线时,G&H 致力于制造可用于任何 OEM 系统的组件。因此,虽然 OCT 设计有所不同,但延迟线的功能是一致的。此外,该公司的延迟线以相对较高的速度运行,这意味着操作员可以更快地优化其位置,从而改善临床或工业环境中的工作流程。
     



OCT 偏振分集接收器PDR

PDR 会干扰两个入射光束并将它们分成正交线性偏振状态,以进行高速、偏振敏感的 OCT 测量。根据应用领域,三种类型的 PDR 分别指定为在不同波长下运行:

1550 nm 用于工业应用
1310 nm 用于心脏病学和皮肤癌应用
1060 nm 用于眼科应用
在选择集成到 OCT 系统的 PDR 系统时,以下参数将对系统有着重要的意义:平衡检测;高 CMRR(共模抑制比)将提高图像对比度和信噪比;相对较高的带宽,可实现较大的图像深度;双平衡检测,将消除偏振衰退。
考虑到扫频激光源的 OCT 系统,该设计支持更大的光功率。PDR 在各种应用和每个波段都进行了优化。PDR 设计是一种紧凑型模块,其光电二极管完全集成在一个封装中,在底座上使用小型光电二极管。因此,所有光纤对准都已为 OEM 完成——无需进一步的光学连接。

     



OCT准直器

G&H提供了一系列单模、光纤准直仪,并配有消色差透镜。采用抗反射涂层,以最大程度地减少背反射。G&H专有的对准和组装过程产生的光束具有较低的指向误差,可在各种环境条件下保持稳定。

G&H OCT光纤准直仪的制造具有很高的光机械公差,可轻松整合到生产线工艺中。




结论

凭借光学技术的深厚知识和定制OCT模块设计的经验,G&H为OCT系统开发了一整套完整的关键光学元件。

G&H可为各种OCT应用提供无源和有源定制模块,可根据特定的客户特定的需求提供生产,也可提供“设计与生产”服务,并提供完整的光学、光机械和电光设计解决方案。无论您是处于设计、实验还是制造阶段,G&H都能提供整套解决方案。










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