时域OCT与频域OCT的区别

时域OCT（TD-OCT）与频域OCT（FD-OCT）的最大区别在于信号采集单元，也就是检测器部分。
时域：用光电探测器进行点探测；
频域：用光谱仪进行光谱的采集。一般多用光栅和线阵CCD阵列为核心的小型光谱仪。
（按照分光原件不同分的）[1]
1>光谱、谱域OCT（SD-OCT）：宽带光源（与时域一样），用光学敏感元件（CCD/CMOS）提取干涉光谱信号；
2>激光扫频OCT（SS-OCT）：扫频光源，光电探测器按照点探测获取干涉光谱信号。
所以要将TDOCT改为SSOCT，仅需要修改光子收集和信号形成的步骤即可。[2]

一、系统结构

1、时域OCT

时域OCT主要由迈克尔逊干涉仪组成。光源发出的光经耦合器后分为两束，分别进入麦克尔逊干涉仪的样品臂和参考臂，样品光由样品的散射和反射作用返回，参考光被参考镜反射返回，若返回的两束光的光程差在一个相干长度范围内，就可以发生干涉形成携带样品信息的干涉光谱。通过接收端的光电探测器将光信号转换为电信号，再由数据采集卡将该信号采集到，最后由计算机对其进行处理和图像重建就能够对样品层析成像。
2、频域OCT
（1）谱域OCT

谱域OCT光源仍为宽带光源，基本结构仍为麦克尔逊干涉仪，宽带光源发出的光经过耦合器后分别进入干涉仪的样品臂和参考臂，从两臂返回的光在满足干涉条件的前提下会发生干涉形成光谱。对于该干涉光谱的探测，频域 OCT 系统采用基于光学敏感元件（如 CCD/CMOS 相机）的光谱仪来实现。
在时域 OCT 系统中，只有少量的满足相干条件的样品光（一类光子）才能与参考光发生干涉，而谱域 OCT 系统（不区分一类、二类光子）中所有返回的样品光都能与参考光发生干涉。
（2）扫频OCT

对比谱域 OCT 系统结构和扫频 OCT系统结构发现，两者大同小异，区别是系统所用光源和干涉信号获取方式。扫频OCT系统的光源部分选择扫频光源；探测部分，由探测器直接探测干涉信号，再由采集卡采集干涉光谱，并对其进行傅立叶变换（汉明窗等）来获得被测样品不同轴向位置的散射强度以得到样品内部结构信息，由此对样品深度信息进行图像重建。

二、光源[3]

1、时域光源
普通宽带光源。
有一定的中心波长，波长不可调，是固定的。
2、扫频光源
扫频光源拥有中心波长和波长扫描范围，波长是可调的，扫频光源输出的光波长随时间变化，比如一个扫频光源的扫描范围是（1530-1620），则光源会随着时间由小1530到大1620的按顺序输出波长，这个过程所需时间由扫描速率决定，系统会在一定时间内完成波长由1530到1620的扫描输出。

三、信号采集单元[4]

1、时域信号采集

时域OCT接收端通过光电探测器进行采集，光电探测器主要作用是利用光电效应把光信号转变为电信号，

2、扫频信号采集

扫频信号也是通过光电探测器进行采集的，光电探测器按照点探测，并分时记录相干信号，传至上位机，进行加窗和傅立叶反变换后，提取采集信号中的样品内部结构信息，完成轴向扫描。
（1）由于扫频光源输出的光波长随时间变化，因此干涉光谱中必定包含了不同波长的光形成的干涉信号，这些信号在时间上是具有先后顺序的，所以能够用探测器直接探测干涉光谱，根据时间先后就可以用数据采集卡采集到不同波长的光的干涉信息。
（2）而后对采集到的信号进行数据处理。根据维纳辛钦定理，宽平稳随机过程的功率谱密度是其自相关函数的傅立叶变换可知，信号的自相关函数与功率谱密度是一对傅立叶变换对，因此对采集到的干涉光谱信号进行傅立叶变换就可以完成波数空间到深度坐标的转换，得到样品各层的散射强度信息，从而对样品深度结构成像。
扫频系统成像处理过程如下图所示，其中表示出系统信号探测部分是怎么怎样处理信号的：
探测器首先接收到干涉信号，并将干涉光信号转换为电信号，这个电信号首先是波长与探测器响应之间的相关信号，后经过加窗去除多余项，最后对其进行傅里叶变换，转换成探测深度与光强之间的函数关系信号，最终经上位机处理重建为图像。

[1]l刘梦麟.频域OCT系统的快速成像技术研究[D].南开大学,2015(引用的不太对 )
[2]Wang, Yan1 [email protected], Li1.Accurate Monte Carlo simulation of frequency‐domain optical coherence tomography.[J].International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering.2019,Vol.35(No.4)
[3]曹蛟. 扫频OCT系统关键技术研究[D].电子科技大学,2017.
[4]S. Zhao, Advanced Monte Carlo Simulation and Machine Learning for Frequency Domain Optical Coherence Tomography, California Institute of Technology, 2016.
[5]
[6]王婷. 扫频OCT成像算法研究[D].