上海光機(jī)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(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光單元技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在高分辨率多芯成像光纖研究取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)采用低成本硅酸鹽玻璃成功制備5000纖芯的多芯成像光纖，可見光-近紅外波段空間分辨率優(yōu)于4um，無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(nèi)窺鏡的關(guān)鍵元件，在生物醫(yī)學(xué)成像和許多需要輕量化、小型化的成像系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，然而現(xiàn)有多芯成像光纖在分辨率、串?dāng)_、抗彎性能等方面仍有許多不足，高性能國(guó)產(chǎn)成像光纖研究仍存在大量空白。

圖2 光纖纖芯間理論串?dāng)_

  研究團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)并制備了一款三芯六邊形密堆成像光纖。這類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?dāng)_，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(zhǎng)下，最大數(shù)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(zhǎng)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(zhǎng)范圍(可見光-近紅外)無肉眼可見退化，較國(guó)外商用光纖產(chǎn)品成像性能顯著提高。

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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。

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