非侵入式頻域光子遷移檢測系統之微型化接收機研製

Abstract

本文提出一種即時、非侵入式的組織癌症檢測器，此檢測機制結合光學FDPM技術與電子電路接收機。一般FDPM光學檢測機制之接收機為網路分析儀，其缺點為昂貴(通常台幣百萬起跳)、笨重、不易攜帶。本文提出了一種取代部分傳統網路分析儀?能之FDPM接收機，達到低成本(數千元台幣)並且可攜(約23 cm × 11 cm × 5 cm)的優勢。FDPM技術為透過分析雷射光進入組織且反射後的振幅以及相位改變，並且透過演算法推得吸收以及散射系數來判斷組織的異常。本論文實現兩種接收機，一為非同源超外差接收機，使用振幅補償消除額外的相位誤差，對於相位量測的解析度以及精準度有大幅的提升。另一架構為同源鏡像抑制接收機，消除了同源架構下所產生的相位抵銷問題，並且將部分電路數位化來消除、補償類比電路造成的非理想效應。FDPM實驗使用780 nm的雷射二極體並且使用成?大學光電所自製的假體當作待測物，所量測到的相位以及振幅變化量，再利用Matlab code分析推算成吸收係數(μa)以及散射系數(μs’)並且與網路分析儀所的結果作比較。非同源架構下，自製電路與網路分析儀所量得的相位以及振福變化量誤差分別低於0 2°以及5%，吸收和散射係數誤差約為10 %及3 %。而同源架構下待測物為SP12時，自製電路與網路分析儀所量得的相位以及振福變化量平均誤差分別低於0 35°以及2 5 %，相位變異度低於0 13°，與網路分析儀相近，吸收和散射係數誤差分別為4 67 %以及3 38 %。為了在未來達到完全取代儀器，本研究同時tape out了一0 18 μm製程PLL晶片，可望在未來能夠加入系統，完全取代網路分析儀的發射端?能。相關的設計流程呈現於本篇論文的附錄。

Date of Award	2014 Aug 15
Original language	Chinese
Supervisor	Chin-Lung Yang (Supervisor)