单光子检测器可以提高低功耗OCT灵敏度

量子光学中使用的一种检测技术可以用于以比以前更低的光功率进行OCT（光学相干层析成像），从而有可能提高OCT的成像质量。

奥克兰大学的研究小组负责人Sylwia Kolenderska说：“对于临床应用而言，能够以低光功率执行OCT至关重要，因为安全标准限制了可以使用的光强度水平。” “在某些情况下，这些功率水平不足以实现良好的图像质量。”

奥克兰大学的研究人员在开发基于量子光的OCT方法时，发现超导单光子探测器（SSPD）可以用于标准的OCT装置中以提高灵敏度。当他们用SSPD代替标准的OCT检测器时，他们发现这种设置可以提供良好的图像质量，其功率水平比目前在OCT仪器中使用的功率水平低100万倍。

研究人员使用了从量子光学中的技术来执行光学相干断层扫描（OCT），其光功率比以前可能的低得多。

将SSPD集成到标准OCT系统中需要对典型的光学设置进行一些更改。现代OCT仪器通过识别从物体反射的波长来工作。可以通过在光源一次产生一个波长的同时使用单个像素检测器来执行此波长区分，也可以使用将光分成不同波长的衍射光栅和检测这些波长的相机来完成。

研究人员使用光纤而不是光栅来分离不同的波长，这些波长以不同的速度沿着光纤传播。在光纤的输出端，他们使用SSPD捕获到达的不同波长。这使研究人员可以获得重建OCT图像所需的光谱。

为了演示新的检测方案，研究人员获取了代表三种生物样品的三种玻璃杯和一块洋葱的OCT图像。他们获得了两个样品的高质量图像，它们的光强度水平比安全标准设定的水平低至少五个数量级。

Kolenderska说：“我们的结果表明，这种新的检测方法可以对身体不同部位（尤其是眼睛等敏感器官）进行高质量的OCT成像，而不必担心在光功率方面超过安全水平，” “实际上，SSPD甚至在达到安全等级的1％之前就已经损坏，无法修复。”

然而，研究人员确实观察到了他们所获得的OCT图像中的伪影。出现这些现象是因为系统检测到了光子之间的各种相互作用，而不仅仅是重建实际图像所需的相互作用。研究人员正在尝试寻找在不影响成像速度的情况下预防这些伪影的最佳方法，这对于保持临床应用至关重要。

这项研究是由光学学会（Optics Letters）出版的，该刊物是OSA的出版，光学学会（www.doi.org/10.1364/OL.393162）。