新型VCSEL提供更简单、更便宜的光学相干断层扫描（OCT）

光学相干断层扫描（OCT）对医学成像的影响相当大，尤其是在眼科领域，OCT已成为一种标准的临床程序。

维也纳医科大学（Medical University of Vienna）在2021年的一份市场调查报告预测，2023年OCT的全球市场规模将达到15亿美元，并指出市场包括手持式OCT装置和新的终端用途，以及已建立的集成系统。

据麦姆斯咨询报道，新型光源将在OCT市场增长和更多便携式系统的使用中发挥重要的作用，维也纳医科大学的一个研究项目现已开发出一种新型垂直腔面发射激光器（VCSEL），旨在为扫频OCT提供更便宜的光源。

据Optics Letters期刊上发表的论文（Thermally tuned VCSEL at 850?nm as a low-cost alternative source for full-eye SS-OCT）报道，这种VCSEL光源可能会导致OCT装置的成本足够低且易于使用，从而可以在眼科诊所外甚至在患者家中进行眼科测试。

维也纳医科大学Leitgeb & Drexler研究实验室项目成员Milana Kendrisic说道：“OCT已成为眼科诊断和监测青光眼、黄斑变性和糖尿病相关视网膜病变等疾病的标准成像技术。”

“然而，激光源的价格和OCT系统的复杂性阻碍了它在诊所和医院之外的可及性，特别是对于家庭护理或即时诊断的使用。我们希望开发一种低成本的OCT装置，可以用于在全科医生办公室、药房甚至超市进行眼科检查，而无需去看眼科医生。”Milana Kendrisic继续补充说。

众所周知，尽管传统VCSEL二极管的特性通常意味着输出波长会受到工作温度等外部因素的不利影响，但是VCSEL扫频光源（swept source）技术仍然是提高OCT波长扫描速度和成像能力的途径。

维也纳医科大学的研究项目旨在利用这种通常不需要的温度漂移效应，通过调制VCSEL注入电流来改变工作温度，并有意引起发射激光的波长变化。

Milana Kendrisic表示：“我们通过在短时间内将驱动电流增加到超出其原始规格的高值来有意引起工作温度变化。接下来是一段冷却期，以避免激光二极管材料的退化。这使得我们可以在比其它方式更宽的带宽上调谐激光二极管。”

尽管VCSEL以前曾在OCT系统中用作光源，但是根据维也纳医科大学项目团队的说法，该系统并不是为眼睛成像而专门设计的。为了适应眼睛的部分含水情况，使用工作在850纳米波长的VCSEL来避免在光线穿过眼睛到达视网膜并返回探测器时被水强烈吸收。然后，采用数值方法有助于图像重建。

根据该研究团队介绍，在对志愿者眼睛的试验中，新型VCSEL平台以25kHz和50kHz的频率获得了从角膜到视网膜的全眼扫描，并采集了眼轴长度和前房深度等生物特征信息，其轴向精度与商业OCT系统相当。

研究人员表明，VCSEL可以作为OCT系统的低成本扫频光源，先进的后处理算法被用于改善生成的图像

成本较低的OCT光源可以允许对患有年龄相关性黄斑变性或糖尿病等疾病的患者进行家庭治疗监测。维也纳医科大学的研究项目设想患者最终能够从保险公司租用易于使用的OCT设备。

“虽然基于VCSEL的OCT系统在成像质量方面有一些局限性，但其仍有潜力扩大诊断成像的范围，并在传统OCT系统可能无法获得或负担不起的地区改善患者护理。”Milana Kendrisic说道，“降低OCT设备的价格将使该技术更容易引入其他应用领域。

审核编辑：刘清