Trong kỹ thuật OCT, ngƣời ta chứng minh đƣợc rằng công suất cao mang lại các tín hiệu hình ảnh với độ nhạy tốt, nhƣng viêc tăng công suất nguồn quang lên cao lại tạo ra nhiều nhiễu. Ngoài ra, trong một số lĩnh vực ứng dụng, đặc biệt là các nghiên cứu y học về mắt, không cho phép sử dụng các nguồn tia thăm dò có công suất lớn. Vì vậy, việc lựa chọn nguồn quang là rất quan trọng. Sử dụng các nguồn có bƣớc sóng phù hợp, ta có thể làm giảm sự nhiễu xạ hình ảnh cũng nhƣ cải thiện độ sâu hình ảnh. Độ phân giải trong OCT xác định theo sự kết hợp thời gian và không gian. Kết hợp thời gian là sự tƣơng quang trung bình giữa giá trị của bản thẩn một sóng và chính nó sau khi bị làm trễ trong thời gian bất kỳ. Kết hợp không gian là tƣơng quan chéo giữa hai điểm trong cùng một sóng.
Sự kết hợp theo thời gian xác định độ phân giải hình ảnh theo chiều sâu, trong khi kết hợp theo không gian đóng vai trò trong cả chiều sâu lẫn mặt bên của LCI và OCT. Ban đầu, ngƣời ta sử dụng nguồn sáng đơn mode ngang. Việc sử dụng nguồn đa mode ngang làm giảm sự giao thoa, dẫn tới suy giảm chất lƣợng tín hiệu kết quả. Tuy nhiên, thông qua các nghiên cứu cải tiến, ngƣời ta đã khắc phục đƣợc nhƣợc điểm đó, đồng thời ghi nhận ƣu điểm của nó là hạn chễ sự can nhiễu giữa các kênh OCT với nhau.
50 Mức độ sâu hình ảnh mà kỹ thuật OCT đạt đƣợc ngoài phụ thuộc vào công suất nguồn còn phụ thuộc vào bƣớc sóng. Ví dụ, khi vật mẫu là các mô mềm, bƣớc sóng nguồn nằm trong khoảng 600-1300 nm, hệ số hấp thụ rơi vào khoảng , hệ số tán xạ khoảng . Bảng 4-1 giới thiệu các nguồn quang có mức độ kết hợp thấp.
Bảng 4-1 Các nguồn quang kết hợp thời gian thấp [6]
Nguồn quang Bƣớc sóng (nm) Băng thông (nm) Độ dài kết hợp ( m) Công suất (mW) SLD 675 10 20 40 820 20 15 50 820 50 6 6 930 70 6 30 1300 35 21 10 1550 70 15 5
Laser Thấu kính Kerr Ti: Sapphire Cr: forsterite 810 260 1.5 400 1280 120 6 100 LED 1240 40 17 0.1 1300 ASE 1300 40 19 60 1550 80 13 40 Sợi pha tạp Ytterbium Erbium Thulium 1064 30 17 40 1550 80-100 16 100 1800 80 18 7
Sợi quang tinh thể 1300 370 2.5 6
725 370 0.75
Nguồn nhiệt
Tungsten Halogen
880 320 11 0.0002
Các nguồn quang đầu tiên đƣợc dùng trong LCI là các đi-ốt laser đa mode. Sau đó là các đi-ốt siêu phát quang (superluminescent light diode – SLD) đƣợc sử dụng thay thế. Đến ngày nay, các SLD vẫn rất phổ biến, chúng có dải bƣớc sóng từ 657 đến 1600 nm, công suất khoảng 50 mW và độ rộng phổ tới 70 nm. Một vài nghiên cứu đã đƣa độ rộng phổ đạt tới mức 98 nm, tuy nhiên đến nay vẫn chƣa đƣợc ứng dụng vào thực tế.
51 Nguồn quang sử dụng đi-ốt phát quang (Light Emitting Diode – LED), phát ra các ánh sáng có mức độ kết hợp không gian cao nhƣng thời gian thấp đƣợc phát triển cho các ứng dụng LCI trong công nghệ sợi. Nhƣợc điểm của chúng là công suất thấp, chỉ cỡ vài
Một trong những nguồn sáng mang lại độ phân giải và độ tƣơng phản động cao dùng trong OCT là nguồn laser khóa mode dùng hệ thấu kính Kerr. Dải bƣớc sóng hoạt động từ 700 nm đến 1100 nm, bƣớc sóng trung bình xấp xỉ 800 nm. Độ rộng phổ ở nửa biên độ đỉnh đạt tới 400 nm tại bƣớc sóng trung bình, công suất 200 mW. Nguồn quang này đƣợc sử dụng trong các hệ thống OCT cao cấp, cho độ phân giải cao.
Một loại nguồn quang khác có công suất cao và mức độ kết hợp thời gian thấp là nguồn quang khuếch đại phát xạ tự phát (Amplified Spontaneous Emission – ASE). Hoạt động dựa trên các sợi bơm quang, đƣợc pha tạp các nguyên tố đất hiếm. Loại pha tạp TeO2, các hợp chất gốc Flor có dải bƣớc sóng từ 1300 đến 1600 nm. Độ rộng phổ khoảng 60 nm.
Nguồn quang sử dụng sợi quang tinh thể là một trong những loại nguồn quang đƣợc nghiên cứu sử dụng. Nó phát ra ánh sáng có mức độ kết hợp thời gian thấp và kết hợp không gian cao. Sợi quang tinh thể tập trung ánh sáng truyền trong nó giới hạn vào một khu vực rất nhỏ, đẩy mạnh ảnh hƣởng của các hiệu ứng phi tuyến. Phổ đƣợc mở rộng, dạng supercontinuum tăng, kéo theo đó là công suất vào tăng lên. Các thử nghiệm đƣợc thực hiện cho thấy áp dụng sợi quang tinh thể cho nguồn quang OCT có thể thu đƣợc những kết quả rất khả quan. Với nguồn bơm laser Ti: sapphire khóa chế độ thấu kính Kerr tạo ra xung 100fs và một PCF có chiều dài khoảng 1m, thu đƣợc công suất đầu ra 6mW. Độ phân giải thu đƣợc xấp xỉ 2 với bƣớc sóng trung tâm là 1.3 và băng thông khoảng 370 nm.