臺灣博碩士論文加值系統

光學同調斷層掃描儀(Optical coherence tomography，OCT)是新穎的光學照影技術。OCT是以麥克森干涉儀為基本架構並且使用低同調光源可以針對樣本做非侵入式的內部照影。
在科學或是工業的領域上有很多技術可以測量樣本的折射率，如折射儀或是橢圓儀等。然而上述儀器通常只能得到樣本的折射率，為了得到樣本的幾何厚度就必須額外使用其他的技術，因此研究可同時量測樣本折射率以及幾何厚度的方法是必須的。
本研究以自行架設的光學同調斷層掃描儀同時量測樣本的折射率以及厚度。我們設計三種同時量測折射率與幾何厚度的方法並且都成功的量測到玻片的折射率跟幾何厚度。接著使用在玻片表面蝕刻深度10微米的溝槽為樣本，並且掃描出溝槽的切面輪廓。針對厚度的變化量測，我們不僅可以量測微米級長度變化還可以量測到奈米級的長度變化，並且成功將系統應用於量測葡萄糖溶液微量濃度變化以及溫度改變所引起的折射率變化。目前系統可以分辨出純水跟濃度為125mg/dl的葡萄糖溶液其折射率差異為0.00011 ;以及溫度變化攝氏0.65度會造成0.0000415的折射率變化。

目錄
中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ
誌謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ
目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅳ
圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅵ
表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅸ
第一章　緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 研究動機．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
1.2 文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1
1.3 研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　５
1.4 論文架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　６
第二章　光學同調斷層掃描系統之原理．．．．．．．．．．．　７
2.1 低同調干涉理論．．．．．．．．．．．．．．．．．．　７
2.2 系統解析度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　10
2.3 二維掃描系統．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　11
2.4 光學路徑長度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　12
第三章　光學同調斷層掃描系統之架構．．．．．．．．．．．　20
3.1 系統基本架構．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　20
3.2 光源．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　21
3.3 實驗設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　21
3.3.1 光源以及干涉訊號量測 ．．．．．．．．．．．．．　21
3.3.2 玻片折射率以及幾何厚度量測．．．．．．．．．．．　22
3.3.3 玻片蝕刻的厚度量測．．．．．．．．．．．．．．．　25
3.3.4 液體濃度量測．．．．．．．．．．．．．．．．．．　26
3.3.5 微小長度量測和溫度檢測 ．．．．．．．．．．．．　27
第四章　實驗結果與討論．．．．．．．．．．．．．．．．．　29
4.1光源以及干涉訊號量測結果．．．．．．．．．．．．．　29
4.2同時量測玻片折射率和幾何厚度實驗．．．．．．．．．　38
4.3玻片蝕刻的厚度量測．．．．．．．．．．．．．．．．　48
4.4液體濃度量測．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　51
4.5微小長度量測與溫度檢測．．．．．．．．．．．．．．　55
第五章　結論與未來展望．．．．．．．．．．．．．．．．．　60
5.1結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　60
5.2未來展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　60
參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．　62


圖目錄
圖2.1 麥克森干涉儀示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
圖2.2 聚焦焦點大小示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 11
圖2.3 二維影像掃描方式示意圖．．．．．．．．．．．．．．． 11
圖2.4 不同折射率的光學路徑長度．．．．．．．．．．．．．． 13
圖2.5干涉產生位置示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 13
圖2.6干涉位置以及聚焦位置示意圖．．．．．．．．．．．．． 14
圖2.7同時得到待測樣本折射率以及幾何厚度示意圖．．．．．． 15
圖2.8樣本掃描干涉訊號示意圖．．．．．．．．．．．．．．． 17
圖2.9雷射穿透樣本的光路示意圖．．．．．．．．．．．．．． 18

圖3.1實驗系統裝置圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20
圖3.2雷射通過玻片的光路示意圖(一)．．．．．．．．．．．． 23
圖3.3雷射通過玻片的光路示意圖(二)．．．．．．．．．．．． 24
圖3.4雷射光一半穿過玻片一半沒穿過玻片示意圖．．．．．．． 25
圖3.5蝕刻玻片側面示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 26
圖3.6量測葡萄糖水溶液濃度裝置圖．．．．．．．．．．．．． 27

圖4.1使用兩個非適用於近紅外光面鏡的干涉訊號．．．．．．． 29
圖4.2使用一個非適用於近紅外光面鏡的干涉訊號．．．．．．． 30
圖4.3使用適用於近紅外光面鏡的干涉訊號．．．．．．．．．． 30
圖4.4不同驅動電流的干涉訊號．．．．．．．．．．．．．．． 32
(a) 60mA~90mA．．．．．．．．．． 32
(b) 20mA~50mA．．．．．．．．．． 32
圖4.5重複20次的干涉訊號位置．．．．．．．．．．．．．．． 34
圖4.6不同驅動電流的雷射光能量．．．．．．．．．．．．．． 34
圖4.7不同驅動電流的干涉訊號 (1mA~20mA)．．．．．．．．． 35
圖4.8驅動電流1mA的干涉訊號(一)．．．．．．．．．．．．． 35
圖4.9驅動電流1mA的干涉訊號(二)．．．．．．．．．．．．． 37
圖4.10未放入玻片的干涉訊號．．．．．．．．．．．．．．．． 37
圖4.11未放入玻片和放入玻片的干涉訊號位置比較．．．．．．． 38
圖4.12量測玻片折射率跟厚度的干涉訊號~第一種方法．．．．． 39
圖4.13量測玻片折射率跟厚度的干涉訊號~第二種方法．．．．． 41
(a) 雷射光穿透玻片時的干涉訊號．． 41
(b) 放入玻片和沒放玻片的訊號比較． 41
圖4.14量測玻片折射率跟厚度的干涉訊號~第三種方法．．．．． 43
(a) 雷射還沒切到玻片的干涉訊號．． 43
(b) 雷射部分切到玻片的干涉訊號．． 44
(c) 雷射切到大半玻片的干涉訊號．． 44
(d) 雷射完全穿透玻片的干涉訊號．． 45
圖4.15蝕刻玻片的顯微鏡正面影像圖．．．．．．．．．．．．． 48
圖4.16有蝕刻以及沒蝕刻的干涉訊號比較圖．．．．．．．．．． 49
圖4.17蝕刻玻片的二維掃描圖(一)．．．．．．．．．．．．．． 49
圖4.18蝕刻玻片的二維掃描圖(二)．．．．．．．．．．．．．． 50
圖4.19樣本為二次水的干涉訊號圖．．．．．．．．．．．．．． 51
圖4.20純水以及不同濃度葡萄糖溶液的干涉訊號比較圖．．．．． 52
圖4.21不同濃度葡萄糖溶液與純水的干涉訊號位置差．．．．． 52
圖4.22重複三次不同濃度葡萄糖溶液與純水的干涉訊號位置差．． 53
圖4.23不同濃度葡萄糖溶液與純水的折射率差．．．．．．．．． 54
圖4.24冷氣打開量測300秒的最大干涉訊號．．．．．．．．．． 55
圖4.25關掉冷氣後量測300秒的最大干涉訊號．．．．．．．．． 56
圖4.26量測60秒的最大干涉訊號．．．．．．．．．．．．．． 56
圖4.27加入熱水石英管內溫度變化．．．．．．．．．．．．．． 57
圖4.28溫度對干涉訊號圖．．．．．．．．．．．．．．．．． 57



表目錄
表4.1不同面鏡的干涉訊號與半高全寬．．．．．．．．．．．． 31
表4.2驅動電流1mA時不同位置的光強度．．．．．．．．．．． 36
表4.3重複15次量測玻片的折射率與幾何厚度．．．．．．．．． 42
表4.4三種方法的厚度量測結果．．．．．．．．．．．．．．． 47

參考文獻
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