量子电子学报

作者：高铁成,李恩涛,朱笛,

单位：1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387;2 天津工业大学, 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387

关键词：生物医学光学,频域近红外脑成像探测系统,外差解调法,生物组织光学参数,电路系统设计,

基金：国家自然科学基金 (12174284), 天津市计量科技项目 (2024TJMT044)

为提升功能性近红外光谱在脑功能成像中的应用性能, 设计并搭建了一套基于频域调制原理的脑成像探测系统电路。该系统采用直接数字合成器 (AD9959) 作为高频调制信号源, 通过STM32微控制器实现光源驱动与数据采集控制, 并结合外差解调电路提取光信号的幅值衰减与相位延迟信息, 从而实现组织光学参数的定量反演。硬件部分包括光源调制、信号接收、放大滤波、混频解调及嵌入式处理等功能模块, 各子系统集成为一块16 cm × 10 cm的标准电路板, 具备高集成度和低功耗特性。测试结果表明, 该系统可在 110 MHz 频率下稳定运行, 能够实现对1.8 cm与3.0 cm光程下聚甲醛仿体信号的可靠采集与处理, 获得的聚甲醛仿体的吸收系数为0.11 cm−1, 散射系数为8.75 cm−1, 这些测量结果与仿体材料的典型光学特性相符, 验证了所设计电路系统在光学参数获取中的可行性和稳定性。该研究为便携式频域近红外脑成像设备的实现及其在神经监护和脑功能研究中的应用提供了硬件支撑。

来源：2026年第2期

《量子电子学报》期刊编辑部

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