光学相干层析成像技术（OCT）是近些年来兴起的一种生物医学光子成像技术，在医用光学影像设备中广泛应用。其本质是相干门技术；物理基础是光的相干性，即入射到组织体的相干光中，弹道光保持相干性而多次散射光成为非相干光，此时通过探测相干光并使用时间域外差法获取微弱的弹道光。

OCT技术是由传统低时间相干光干涉测量技术（LCI）进一步发展得到的，其基本原理是具有低相干反射特性的迈克尔逊干涉仪，通过外差探测法测量样品背向散射光与参考光发生干涉，利用光波在样品不同深度层次中反射时间、反射后光程以及与参考光的相干性不同，获取干涉信号进行分析与处理，得到样品横向位置坐标和纵向深度坐标的函数，进而得到样品轴向结构信息。样品三维图像信息是按Y轴方向取一定间隔拼接样品二维扫描(B-scan)图集形成的，它实现了样品组织深度方向微观成像。简言之，OCT技术是利用近红外光低相干光源及迈克尔逊干涉仪在微米量级给出样品组织横截面信息的成像方法

根据OCT成像原理不同，OCT可划分为时域OCT（TD-OCT）与傅里叶域OCT（FD-OCT）两大类，其中FD-OCT又包含光谱谱域OCT（SD-OCT）和扫频光源OCT（SS-OCT）。其中，时域OCT首先出现，其基本原理如图1.1所示。低相干光源发出的光在光纤耦合器作用下分成两路，其中一路进入参考臂，通过移动反射镜获得不同光程；另一路进入样品臂，样品不同深度的背向散射光会与参考臂反射镜返回光发生干涉，光电探测器作为接收器件将干涉信号转化为电信号后经前置放大器输入至采集卡，最终由计算机进行数据分析处理。TD-OCT速度慢，直至引入光栅快速扫描光学延迟线技术，独立控制了相延迟与群延迟，才实现了高重复率快速线型扫描。

图1.1 时域OCT基本原理

谱域OCT是应用最广泛的OCT技术，引入傅里叶技术计算干涉信号光谱信息，直接获得样品深度图像，其基本原理如图1.2所示。与时域OCT相比，谱域OCT采用固定参考臂，避免参考臂轴向移动，大大加快信号采集速率和成像速度，提高相位稳定性；采用光谱仪为检测系统，干涉光经衍射光栅分光后由现在CCD转换为电信号，由计算机进行傅里叶变换实现样品层析成像，谱域OCT样品背向散射光都可与参考光干涉，具有更高的灵敏度（信噪比）和成像分辨率。

图1.2 谱域OCT基本原理

扫频OCT是在基于半导体光放大器扫频光源的高扫频速率光源研制成功后应运而生的最新一代OCT系统，其基本原理如图1.3所示。它在谱域OCT基础上将宽带光源换成可调谐扫频激光器，采用光波长扫描代替原有参考臂机械扫描，采用平衡探测器直接探测干涉光谱并经数据采集卡采集，由计算机进行傅里叶变换实现样品层析成像。扫频OCT可使用长波段光对生物组织等高散射组织实现高分辨率成像，实现波长随时间线性变化，具有光谱输出宽、成像深度大，扫描速度快、成像速度高，瞬时谱线宽度窄、轴向分辨率高等优点；但设备价格过高，多用于实验室科学研究。

图1.3 扫频OCT基本原理