干渉技術は、生体内部からの後方散乱光と既知の距離を進む参照光との間の干渉または相互作用として働きます。干渉計測は電界強度ではなく、光の電界を計測する。

マイケルソン干渉計

図1:マイケルソン干渉計

干渉計としては、主に図1のようなマイケルソン干渉計を用いている。入射光は、参照光学系Er(t) とサンプル光Es(t) にビームスプリッターで分割される。参照光学系とサンプルそれぞれからの後進光はビームスプリッターで再び結合され干渉信号を生成し、ディテクタ側へ出力される。干渉計の出力信号は、サンプルからの信号光とリファレンス光の和であり、

干渉計の出力信号

であらわされる。ディテクタは出力の強度を測定するため、電界の2乗に比例して、以下のように表される。

出力の強度

ΔLは信号光とリファレンス光の間の光路長差である。リファレンスの光路長は掃引されているので、干渉信号は時間の関数として生成される。これは、掃引されるリファレンス側の光路長によって、リファレンス側の電界信号がドップラーシフトしていると考えられる。コヒーレントな光(波長スペクトルバンド幅の短い光)を使うことで、長い光路長差に渡って干渉を観測することができる。光の遅延時間を計測するために、低コヒーレンス性(波長スペクトルバンド幅の広い光)が求められる。

低コヒーレンス光

低コヒーレンス光は、コヒーレンス長として知られる距離に渡って統計的な位相不連続性を持っている。このコヒーレンス長は特性として、周波数スペクトル幅に逆比例する。低コヒーレンス光源を用いると干渉はリファレンス光と計測光の光がコヒーレンス長以内の差に限られる領域の光のみを観測することになる。干渉は光の電界の自己相関を効果的に計測する。光の強度と遅延時間はリファレンス側の光路長を挿引することと干渉信号を復調することで計測される。光源のコヒーレンス長は計測する断層画像の深さ方向の分解能を決定する。