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扩散光学成像技术通过测量时间点扩展函数可以获得组织体光学参数的变化信息,实现连续的无损检测,这种技术作为一种新型的生物组织检测手段在功能成像领域也表现出了独特的优势。 混沌信号由于具有频带宽、抗干扰能力强、自相关函数具有delta函数的特点,已经广泛应用在激光测距、水下通信和传感等领域。与超短脉冲光源相比,混沌激光器结构简单,系统成本较低,且混沌激光能够解决连续光扩散光学成像检测中缺少时间分辨信息的缺点,所以混沌激光器可以作为扩散光学成像检测系统的理想光源。本论文将混沌激光器作为扩散光学成像检测系统的光源,利用混沌激光检测互相关实现时间点扩展函数的测量,并结合互相关算法的特点实验测得生物组织仿体在扩散光学成像系统中的时间点扩展函数。本文主要从理论和实验两方面做了如下四部分工作: 1.从传统的成像检测技术入手,综述了目前生物光学成像检测的工作原理和优缺点,介绍了扩散光学成像技术的研究现状,结合混沌激光的诸多优点,提出了利用混沌激光相关法来测量时间点扩展函数。 2.介绍了扩散光学成像检测技术中的三个基本要素。(1)测量系统采用的光源:着重描述了混沌光源的发展历程;(2)反应组织体健康状况的光学参数,其中任何一个参数发生变化都会引起测量结果的改变;(3)实验系统,时域系统能够测得组织体的时间分辨信息。 3.介绍了描述光在高散射性生物组织中传输行为的扩散方程,通过解扩散方程可以得到光子密度的分布特征。然后利用COMSOL软件对二维圆和三维圆柱模型进行了仿真,并且研究了边界条件对仿真结果的影响。 4.选择脂肪乳液作为生物组织仿体,利用混沌激光作为检测光源。将透射信号与原始信号作互相关运算,计算出测量系统的时间点扩展函数。实验测得了混沌光穿过不同浓度脂肪乳液的时间点扩展函数,并利用差分路径长度因子定性地分析了脂肪乳液的光学特性,结果表明差分路径长度因子与脂肪乳液的散射系数正相关。