上海光機所在高分辨率多芯成像光纖研究方面取得進展

  近日，中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光單元技術實驗室在高分辨率多芯成像光纖研究取得進展。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，可見光-近紅外波段空間分辨率優于4um，無損成像最小彎曲半徑小于2cm。相關研究成果以“Bend-resistant high-resolution imaging optical fiber”為題發表于Optics & Laser Technology。

圖1 光纖制備流程

  多芯成像光纖作為內窺鏡的關鍵元件，在生物醫學成像和許多需要輕量化、小型化的成像系統中發揮著重要的作用，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，高性能國產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波長下，最大數值孔徑大于0.552。多芯成像光纖外徑30um，單個纖芯直徑1.1-1.8um，纖芯間距約2um，650nm照明波長下最高分辨率小于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范圍(可見光-近紅外)無肉眼可見退化，較國外商用光纖產品成像性能顯著提高。

圖3 不同彎曲半徑下成像效果

  相關工作得到了高溫氣體動力學國家重點實驗室的資助。

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