用于无透镜内窥镜的锥形多芯光纤

引用

El Moussawi, F.、Hofer, M.、Labat, D.、Cassez, A.、Bouwmans, G.、Sivankutty, S. 等 & Andresen, E. R. (2022)。用于无透镜内窥镜的锥形多芯光纤。arXiv 预印本 arXiv:2204.03320。

关键词

• 锥形多芯光纤 (MCF)
• 无透镜内窥镜
• 双光子成像
• 记忆效应
• 点扫描
• 功率传输
• 耦合模理论 (CMT)
• 串扰
• 斯特列尔比
• 制造
• 特性

简介

为了解决基于 MCF 的无透镜内窥镜的低功率传输问题，设计了一种新型锥形多芯光纤 (MCF) 元件。在保留记忆效应点扫描能力的情况下，双光子信号产量提高了 6.0 倍；在牺牲记忆效应的情况下，双光子信号产量提高了 8.9 倍。

摘要

本文介绍了一种用于超小型内窥镜的新型光纤元件——锥形多芯光纤 (MCF)。锥形 MCF 通过解决功率传输问题（这对双光子成像至关重要），改进了现有的基于 MCF 的无透镜内窥镜。
作者概述了一种锥形MCF的设计、制造和应用，该MCF针对920 nm脉冲激发的双光子成像进行了优化。锥形MCF旨在通过整合三个部分（注入、传输和成像）来解决无透镜内窥镜对密集和稀疏纤芯布局的相互冲突的需求。这些部分由锥形连接。

主要发现：

• 通过使用具有最优设计参数的锥形MCF，实验实现了双光子信号产量提高六倍。该设计保留了利用记忆效应进行点扫描的能力。
• 通过牺牲记忆效应，研究人员将双光子信号产量进一步提高了8.9倍。
• 研究人员基于耦合模理论 (CMT) 开发了一种快速数值模型，可以根据任意锥形MCF的结构参数预测其基本特性。
• 他们使用有限元光束传播方法 (FE-BPM) 模型验证了CMT模型。
• 该研究展示了如何使用基于 CO2 激光的玻璃加工和拼接系统来制造目标锥形 MCF 设计。
• 研究人员使用滤波超连续谱激光源表征了所制造的锥形 MCF 的光学特性。

本文强调了锥形 MCF 通过显著提高双光子产额来改善双光子无透镜内窥镜的潜力，为生物组织微创、高分辨率成像提供了一条充满希望的途径。

来源：https://browse.arxiv.org/pdf/2204.03320v1