《混沌光纖雷射實現漫射光層析研究》是依託太原理工大學，由楊玲珍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：混沌光纖雷射實現漫射光層析研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊玲珍
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對於生物醫學漫射光層析成像系統，傳統的基於頻域和時域的漫射光層析技術系統複雜，最大缺陷是其對高散射組織體的較低解析度，需藉助其餘成像輔助信息，進而增加系統的複雜度，時間和空間解析度必須折中考慮。.本項目提出利用混沌雷射的相關性結合近紅外光漫射理論實現生物組織成像。該方案基於近紅外混沌光纖雷射器產生的超寬頻混沌雷射作為探測雷射，採用混沌雷射具有的統辨識和擴頻通信技術，利用混沌雷射的自相關函式具有delta 函式特徵，通過混沌雷射作用到生物組織中，探測生物組織的光信號相關的delta 峰值的位置和寬度的變化，結合漫射光散射理論，得出生物組織不同路徑的光學特徵參數。通過光延遲線改變組織內的作用點上組織參數改變數之間內在關係，實現不同層面的組織內實現內部的掃描。本項目的實施，將會促進混沌雷射在生物醫學成像方面和生物組織健康檢測等相關學科在科學研究上做出原創性的工作。
結題摘要
漫射光學成像通過測量時間點擴展函式可以獲得組織體光學參數的變化信息，實現連續的無損的生物組織檢測。項目利用混沌雷射與光纖檢測相結合，實現混沌光纖生物感測和成像。項目研究的科學問題源涉及人類健康與疾病的生物學基礎部分和前沿雷射技術。 本項目利用混沌雷射的相關性結合近紅外光漫射理論實現生物組織成像。將寬頻光纖雷射混沌源和光漫射層析相結合，通過採用摻鐿光纖作為增益介質，實現了適用於人體生物組織成像的1um 波長的雷射輸出。將波長為1um的寬頻混沌雷射作為探測輸入，通過待測的生物樣品，考慮到活體實驗對象光學參量並非精確已知,驗證混沌系統的光學參量預測能力, 實驗中所選用的是與人體組織類似的脂肪乳液作為樣本，測量其時間點擴展曲線進行數據擬合。根據樣本的已知參數，對測量的時域點擴展函式進行標定。基於混沌雷射的漫射光層析的圖像信息的獲取的重構，定量分析和探測生物組織體的光學參數的空間變化。 在混沌雷射漫射光層析研究基礎上，利用混沌雷射delta型自相關函式的半高全寬僅與混沌雷射的頻寬有關的特性，解決脈衝型光纖環衰盪感測存在感測系統靈敏度與光源的脈衝寬度存在的矛盾。研究利用光纖的非線性效應產生混沌雷射輸出特性，尤其是混沌雷射傳輸中自相關係數的不確定度受混沌光纖雷射頻寬、李雅普諾夫指數、排列熵等參數的影響。 混沌雷射自相關函式的峰值信息包含混沌信號在傳輸過程中的時延和損耗特性，通過測量混沌雷射自相關函式峰值的e指數衰減，定量分析的光學參數隨波長、功率等參數影響，實現生物組織光學參數的檢測。通過混沌光纖環衰盪感測實現高靈敏度生物感測研究，實現生物組織體內光學特性的精確檢測，為相關重大疾病的預防和早期診斷提供關鍵技術。
