偏振空间频域成像系统及仿体验证

偏振光学成像是一种非标记、无损伤的检测技术,对亚波长微观结构的变化比较敏感,可以提供丰富的组织结构和光学信息.然而,在可见波段范围内,生物组织是强散射介质,光在组织中传播时会经历多次散射,失去原本携带的相位和偏振信息,从而影响光学成像的对比度和分辨率.本团队结合空间频域成像和偏振光学成像方法,搭建了偏振空间频域成像系统.通过高频空间频域成像控制照明光的穿透深度,利用穆勒矩阵表征样品浅层的偏振参数,进而反映样品浅层的微观结构信息.实验结果显示:偏振空间频域成像系统测得的灰阶板漫反射率与标准值线性相关(R2=0.99988);退偏系数与脂肪乳体积分数成正比关系,二向衰减系数随二向衰减器导致的二向衰减增大而增大;该系统可以准确测量四分之一波片和全波片的相位延迟,表明该系统可以准确测量样品的偏振参数.对比传统偏振光成像和偏振空间频域成像结果可以发现,偏振空间频域成像可以有效控制成像深度,精确测量样品浅层的穆勒矩阵.采用该系统对烧伤猪皮进行检测,测量结果显示:猪皮组织内部的胶原蛋白结构被破坏,相位延迟降低.本研究结果预期能够有效提升浅层组织偏振特性检测的准确性,促进肿瘤的早期检测.