在OCT（光學(xué)相干斷層掃描）技術(shù)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，尤其是從時(shí)域邁向頻域的技術(shù)躍遷里，光柵扮演了一個(gè)至關(guān)重要的核心角色。它如同一把精密的“光尺”，將混合在一起的復(fù)色光按照波長精確分開，為高速、高分辨率的成像奠定了基石。理解OCT光柵的原理，是深入掌握現(xiàn)代OCT技術(shù)精髓的關(guān)鍵。
 

　　OCT技術(shù)類似于光學(xué)版的超聲波，通過測量反射回來的光信號(hào)的時(shí)間延遲來構(gòu)建生物組織的微觀結(jié)構(gòu)圖像。在早期的時(shí)域OCT中，需要通過機(jī)械移動(dòng)參考臂的反射鏡來逐點(diǎn)掃描深度信息，速度受到極大限制。而頻域OCT的革命性突破在于，它不再直接測量光的時(shí)間延遲，而是通過分析干涉光譜信號(hào)來反算出深度信息。這就需要一個(gè)關(guān)鍵部件將含有深度信息的干涉光信號(hào)按其波長成分展開——這個(gè)部件就是光柵。

　　光柵是一種具有周期性微結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，其工作原理基于光的衍射。當(dāng)一束包含多種波長的復(fù)色光照射到光柵表面時(shí)，光柵表面刻劃的無數(shù)條平行、等間距的刻線會(huì)使得光發(fā)生衍射。根據(jù)光柵方程：d(sinθ_i±sinθ_m)=mλ（其中d是光柵常數(shù)，θ_i是入射角，θ_m是m級(jí)衍射角，λ是波長），不同波長的光會(huì)因?yàn)?lambda;的不同而被衍射到不同的角度。波長越短，衍射角越?。徊ㄩL越長，衍射角越大。這樣，一束混合的復(fù)色光經(jīng)過光柵后，便在空間上被“色散”成一道連續(xù)且按波長順序排列的光譜。

　　在典型的譜域OCT系統(tǒng)中，光柵的應(yīng)用流程如下：從樣品臂和參考臂返回的光發(fā)生干涉后，形成的干涉光束首先照射到光柵上。光柵忠實(shí)地執(zhí)行其“分光”職責(zé)，將干涉光按波長在空間上展開。隨后，這條被展開的光譜被一個(gè)透鏡聚焦到一臺(tái)高速線陣CCD或CMOS相機(jī)上。相機(jī)上的每一個(gè)像素點(diǎn)便對應(yīng)一個(gè)特定的波長。最終，相機(jī)記錄下的是干涉光強(qiáng)度隨波長分布的圖譜，即干涉光譜。

　　接下來的步驟是數(shù)字信號(hào)處理的核心：對采集到的干涉光譜信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換。變換之后，橫坐標(biāo)從波長/頻率域轉(zhuǎn)換到了深度域，信號(hào)中的每一個(gè)頻率分量都對應(yīng)著一個(gè)特定的深度位置，其幅度則反映了該位置反射光的強(qiáng)度。于是，樣品內(nèi)部不同深度的結(jié)構(gòu)信息便一目了然地呈現(xiàn)出來，形成一條完整的A掃描線。

　　綜上所述，OCT光柵系統(tǒng)中的作用是實(shí)現(xiàn)從時(shí)域到頻域分析的關(guān)鍵轉(zhuǎn)換。它利用衍射原理，將攜帶深度信息的干涉光在空間上進(jìn)行色散，為后續(xù)的光譜探測和傅里葉分析提供了先決條件。正是這把精密的“光譜之梳”，使得現(xiàn)代OCT技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)每秒數(shù)萬至數(shù)十萬次的超高掃描速度，以及微米級(jí)的較高分辨率，從而在眼科、心血管內(nèi)科和癌癥早期診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。