上海光機所在高分辨率多芯成像光纖研究方面取得進(jìn)展

  近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗室在高分辨率多芯成像光纖研究取得進(jìn)展。研究團隊采用低成本硅酸鹽玻璃成功制備5000纖芯的多芯成像光纖，可見(jiàn)光-近紅外波段空間分辨率優(yōu)于4um，無(wú)損成像最小彎曲半徑小于2cm。相關(guān)研究成果以“Bend-resistant high-resolution imaging optical fiber”為題發(fā)表于Optics & Laser Technology。

圖1 光纖制備流程

  多芯成像光纖作為內窺鏡的關(guān)鍵元件，在生物醫學(xué)成像和許多需要輕量化、小型化的成像系統中發(fā)揮著(zhù)重要的作用，然而現有多芯成像光纖在分辨率、串擾、抗彎性能等方面仍有許多不足，高性能?chē)a(chǎn)成像光纖研究仍存在大量空白。

圖2 光纖纖芯間理論串擾

  研究團隊選用H-ZK9B和H-K3兩款低成本硅酸鹽玻璃，改進(jìn)堆疊-拉伸法，設計并制備了一款三芯六邊形密堆成像光纖。這類(lèi)三種尺寸纖芯的多層堆疊方式，可以最大程度降低相鄰纖芯的串擾，有效抑制芯間耦合。制備的5000纖芯的多芯成像光纖，在750 nm波長(cháng)下，最大數值孔徑大于0.552。多芯成像光纖外徑30um，單個(gè)纖芯直徑1.1-1.8um，纖芯間距約2um，650nm照明波長(cháng)下最高分辨率小于4um，高密度六邊形纖芯排列可以在不顯著(zhù)增加光纖外徑尺寸且提高光纖抗彎性能的情況下提升成像分辨率。在彎曲半徑小于2 cm條件下，光纖成像性能在全波長(cháng)范圍(可見(jiàn)光-近紅外)無(wú)肉眼可見(jiàn)退化，較國外商用光纖產(chǎn)品成像性能顯著(zhù)提高。

圖3 不同彎曲半徑下成像效果

  相關(guān)工作得到了高溫氣體動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的資助。

  論文鏈接：http://www.siom.cas.cn/xwzx/kydt/202209/t20220929_6518851.html