谢胜利 蔡树银 白玉磊

摘要：提出一种用于波数扫频干涉技术的超分辨层析重构方法，该方法适用于波数非线性采样情形。通过在非线性波数域中构造干涉频谱稀疏优化模型，在此基础上采用干涉频谱矩阵优化方法分离混叠层析干涉信号的相位场，解决因光源扫频带宽有限而导致的层析分辨能力不足问题。数值仿真计算出本文方法的层析分辨率为3.8μm，在光源同等带宽前提下，比传统变换域方法提升了87%。双层结构材料轮廓重构实验验证了本文方法的有效性。

关键词：波数非线性扫频；层析分辨率；相位测量

Abstract： A method to show high resolution in swept-source optical coherence tomography is proposed. The method can handle the case of nonlinear wavenumber sampling. By constructing the sparse optimization model of interference spectrum in nonlinear wavenumber domain， the phase-field of aliasing tomography interference signal is separated by interference spectrum matrix optimization method. Therefore， the problem of poor depth resolution owing to limited light source bandwidth can be addressed. Computer simulation numerically confirmed that the depth resolution of our method is refined to be 3.8μm. The simulated result shows that the depth resolution is improved by 87%， compared to the traditional transform method. Furthermore， a profile measurement on the double slice sample verified the effectiveness of the presented method.

Keywords： wavenumber nonlinear scanning； depth resolution； phase measurement

波數扫频干涉是一种体块测量技术，通过在时间轴上对单色光的波数进行线性调频，并使用全场干涉和相称方法，实现透明/半透明材料内部的三维位移场测量[1-2]。借助于傅里叶域锁模技术，单色光波数的扫频速率可达400 kHz[3]，相衬方法中的位移传感比例系数可达106数量级，位移测量灵敏度高达纳米级[4]。波数扫频干涉技术能对材料内部在复杂动态载荷下的力学性能进行有效表征，是未来光测力学重要发展方向。为此，许多学者相继开展了波数扫频干涉技术在复合材料力学性能分析方面的应用研究，如高分子材料内部在动态载荷下的三维形变场分布测量[5]、玻璃纤维复合材料内部在静态载荷下的应变场表征[6]等。

在上述应用研究过程中，学者们普遍发现波数扫频干涉在面向多层复杂结构材料测量时存在层析分辨能力不足的缺点。……