Optische Kohärenztomographie
Die optische Kohärenztomographie (auch optische Kohärenztomografie, englisch optical coherence tomography, kurz OCT) ist ein bildgebendes Verfahren, bei dem 2- und 3-dimensionale Aufnahmen aus streuenden Materialien (beispielsweise biologischem Gewebe) in Mikrometerauflösung erhalten werden.
Dazu wird breitbandiges Licht, welches eine geringe Kohärenzlänge aufweist, mit einem Strahlteiler in zwei Teilstrahlen geteilt. Ein Teilstrahl wird auf die Probe gelenkt, der andere Teilstrahl durchläuft eine Referenzstrecke. Das von der Probe reflektierte Licht wird mit dem Referenzlicht in einem Interferometer überlagert und so zur Interferenz gebracht. Aus dem Interferenzsignal lassen sich dann verschiedene Strukturen entlang der optischen Achse (Tiefe) unterscheiden. Durch laterales Scannen über die Probe erhält man dreidimensionale Bilder.
Haupteinsatzgebiet der OCT ist die Medizin, primär die Augenheilkunde. Hier wird in der Regel Infrarotlicht im Wellenlängenbereich von ca. 800 bis 1400 nm benutzt (daher auch die Bezeichnung als optische Tomografie).
Die Stärken der OCT liegen in der relativ hohen Eindringtiefe (1–3 mm, abhängig von den verwendeten Wellenlängen) in streuendes Gewebe bei gleichzeitig hoher axialer Auflösung (0,5–15 µm). Die Bandbreite der verwendeten Lichtquelle bestimmt die axiale Auflösung. Beispiel: Eine Superlumineszenzdiode als Lichtquelle mit einer zentralen Wellenlänge von 1325 nm und einer Bandbreite von 97 nm hat eine Kohärenzlänge von ca. 16 Mikrometer. Die OCT-Auflösung in axialer Richtung ist dann gleich der halben Kohärenzlänge, im Beispiel somit 8 Mikrometer.
Damit ein vollständiges 3D-Bild erhalten wird, sind je nach OCT-Messmethode Scans über das Objekt zu machen. Soll beispielsweise ein Volumen von 1 mm × 1 mm × 1 mm mit einer Auflösung in alle Richtungen von 10 Mikrometern gescannt werden, braucht man dazu im ungünstigsten Fall 1 Million Messungen. Je nach verwendeter OCT-Messmethode kann jedoch beispielsweise die axiale Messung simultan über die ganze Tiefe erfolgen. Dann werden für das Vermessen eines Volumens von 1 mm × 1 mm × 1 mm mit 10 Mikrometern Auflösung nur noch 10.000 Scans entsprechend 10.000 Messungen benötigt. Kommerzielle OCT-Instrumente (Stand 2019) erreichen Scanraten von 85 kHz.