利用光纤传像束的内窥镜物镜设计

光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921 mm,全视场100°、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长10.32 mm,满足像方远心要求,在38 lp/mm频率处MTF值在0.85以上,像质优良;同时,在Tracepro软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型,模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明：该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点,满足内窥镜要求。

传像光纤束的物镜设计

在大截面传像束前置光学系统设计中,采用'负-正'型式的像方远心光路结构,在像差校正过程中引入标准二次曲面和偶次非球面,能很好地解决镜头轴外像差校正与像面照度均匀性问题,同时使镜头结构紧凑、小型化.通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.8～1.1μm,焦距5mm,相对孔径为1:3.8,光学长度为47.5mm,视场角为60°的镜头设计实例.对设计结果的分析表明,该镜头在31lp/mm空间频率处的MTF值超过0.78,像质优良.

线列光纤传像束的调制传递函数评价方法及检测

根据调制传递函数对比度定义,推导了分析线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,采用数值计算的方式,分析了线列光纤传像束像元与输入信号之间的位相关系对调制传递函数的影响,并进行了实验研究。结果表明,输入信号与线列光纤传像束的位相匹配对调制传递函数有一定的影响。基于对数值分析结果的考虑,提出线列光纤传像束的调制传递函数及评价方法,理论分析与实验结果相吻合。

用于光纤传像束的折—衍混合光学耦接器研究

在光学耦接器设计中引入衍射面，根据衍射光学元件的三级像差理论，分析了衍射面初始结构参量的求解规律，通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化，给出工作波长0．4～0．7μm，焦距27．5mm，光学长度为64mm，采用一个衍射面的耦接器设计实例．该耦接嚣适用于单丝直径16μm，截面直径为6mm的光纤传像束．对设计结果的分析表明，折—衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器，而且在尺寸和重量上有非常显著的减少。

酸溶法光纤传像束材料匹配性设计

为使光纤传像束具有良好的传光、传像性能,需要对原始材料的匹配性进行优化设计.本文引入PbO等阳离子半径大的材料作纤芯,用低折射率SiO2和B2O3材料作包层,选择BaO等酸溶速率高的材料作为酸溶层,研究了纤芯、包层和酸溶层玻璃材料之间物化性能和光学性能的匹配性.通过差热分析和光谱透过率等多种实验手段,对这三种玻璃材料的光学和热学性能进行了测试和分析,优化设计出了酸溶法光纤传像束所需要的原料配方.结果表明:在纤芯、包层和酸溶玻璃材料中分别引入质量分数为45%PbO、60%SiO2和40%(B2O3+BaO)以上时,酸溶法光纤传像束材料的匹配性最佳,该研究和设计对高质量光纤传像束的制备和应用具有重要意义.

酸溶法柔性光纤传像束的玻璃组成及性能

酸溶法柔性光纤传像束的单丝由芯料、皮料和酸溶玻璃构成。本文首先分别探讨了皮料玻璃的组成、化学稳定性和折射率以及酸溶玻璃的组成、酸溶特性和析晶性能。然后重点分析了芯料、皮料和酸溶玻璃的性能和工作参数的匹配问题。研究结果表明:皮料玻璃的混合碱效应不仅可以提高玻璃的化学稳定性,而且有利于提高光纤的机械强度。同时,控制酸溶玻璃中B2O3/SiO2比例可以较好地兼顾玻璃的酸溶特性和抗析晶性能。此外,酸溶法单丝作业芯、皮、酸溶玻璃工艺参数的匹配,不仅要求缩小它们在成纤温度范围内的粘度差异,而且应尽可能保持稳定的粘度比值。CDG2皮料玻璃、ASG2酸溶玻璃以及商用芯料玻璃的物理化学性质以及工作参数的匹配性可以满足柔性光纤传像束的要求。

两种排列方式光纤传像束的像质评价

根据调制传递函数对比度定义,推导了线列光纤传像束调制传递函数(MTF)的数理关系,建立了光纤直径有随机误差的线列光纤传像束MTF仿真模型,对MTF进行数值分析。通过考虑在光纤传像束中输入信号与光纤的位相匹配对MTF的影响,分析了V型槽排列和紧密排列两种不同方式的光纤传像束的平均MTF。结果显示,有随机误差的光纤束的平均MTF值分别分布于理想传像束平均MTF曲线附近,表明了光纤自身的误差对传像束的平均MTF影响不大;V型槽排列的线列光纤束的像质优于紧密排列方式的线列光纤束。

酸溶法柔性光纤传像束成纤系统设计原理

论述了酸溶法柔性光纤传像束的制造工艺原理以及同轴三层单丝和复丝成纤系统的设计原理。该成纤系统主要由原料进给系统、玻璃熔炉/坩埚系统、成纤/丝径控制系统以及切丝/计量/废品剔除系统等若干个子系统组成,具有操作稳定性好,调节范围广,自动化程度高,产品质量好等优点。详细讨论了系统的结构以及操作原理。

柔软光纤传像束的传像特性

研究了柔软光纤传像束的传像特性。界面交扰是柔软光纤传像束最重要的传像特性之一。迄今为止，有关这些方面的研究尚未完善。描述了一种采用光学视频系统定量测量柔软光纤传像束交扰率的新技术，并通过对柔软光纤传像束的静态ＭＴＦ的测量和目视法观察，分析对比了交扰率对传像束传像特性的影响，比较了多种传像束样品的测量结果。

光纤望远系统束端面垂直度对成像效果的影响

针对光纤望远系统中大截面光纤传像端面垂直度误差，分析了像束出射端光通量分布状态的变化。结合实际的光纤望远系统，阐明了像束端面垂直度对整个系统成像效果主要参数－系统透过率的影响原因。

线列光纤传像束的对比度调制传递函数

根据对比度传递函数的定义,推导出线列光纤传像束对比度调制传递函数的表达式,采用数值计算的方式,仿真分析了线列光纤传像束的对比度调制传递函数。仿真结果表明,输入信号与光纤束位相匹配对对比度调制传递函数结果有一定的影响,对比度调制传递函数值随位相呈周期性变化。在输入的空间频率小于Nyquist频率时,对比度调制传递函数值随频率的增大而减小。

序排列光纤传像束光特性的测量研究

目前，柔软光纤显微镜已广泛应用于工业、医学等领域．光纤显微镜的光学特性取决于其核心元件“光纤传像束”的光学质量。迄今为止，有关这方面的研究尚未完善。据此，本文报道了我们最新的关于序排列柔软光纤传像束光学特性的理论分析和实验研究结果。

光学系统中的光纤传像束

光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件。与传统的光学成像器件相比,它具有重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传递等优点,被广泛地应用于医学、工业及科研、航天、军事等多种领域。本文介绍了光纤传像束的原理,在医疗、工业及国防安全等领域的应用以及国内外研究状况。

光纤传像束的传光特性表征

本文分析了光纤传像束的传光特性，提出了采用单根光纤的光透射率予以表征。

超高分辨率石英光纤传像束

石英光纤传像束在医疗诊断、工业设备探伤、电力设施监测、大视场成像等领域具有重要应用。本文利用溶胶-凝胶法在像元单丝间隙中引入吸收剂,解决了传像束光串扰难题。采用一次复丝工艺,制备出外径为600μm、像元为15000的石英光纤传像束,像元单丝直径约4.4μm,分辨率约为113 lp/mm。结果表明,传像束无暗丝、断丝,成像清晰,无畸变,达到了商品化使用需求。

光纤传像束原理及其应用

光纤是现代通信网络的骨干,尤其是在大容量数据通信中。光纤作为传感器材料也得到了广泛应用,但却很少有人知道光纤还有一个特殊的作用,那就是传像。传像就是指将影像通过光纤直接传输,而中间不再经过类似于光通信那样的信号转换过程。本文阐述了光纤传像束的工作原理并着重介绍了光纤传像束在工业、医疗以及军事等方面的应用。

线列光纤传像束对比度传递函数的检测

根据对比度传递函数的定义,推导分析了线列光纤传像束对比度传递函数(CTF)的表达式,拟定了测量方案.在检测过程中,采用局部视场扫描测量方法,选用10/0.25的显微物镜,3#鉴别率板(分辨率为1.875 lp/mm),测得平均 CTF 值为0.52,仿真值为0.66.

序排列柔软光纤传像束的研究

柔软光纤显微镜已广泛用于工业、医学等领域,其光学特性取决于光纤传象束的光学质量。本文报导了我们完成的序排列柔软光纤传象束的光学特性的理论分析和实验研究。结果表明,必须兼顾表示光纤传象束光学质量的透射率、对比度和分辨率。而传象束的结构尺寸、材料选择和制造工艺是影响其光学质量的重要因素,同时不可忽视相领光纤间界面交扰的存在。

采用二元光学透镜的传像光纤束耦接镜设计

在光学耦接镜设计中引入衍射面,根据二元光学元件的三级像差理论,分析了衍射面初始结构参数的求解规律,通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化,给出工作波长0.8-1.1μm,焦距33.6 mm,光学长度为63 mm,采用一个衍射面的耦接镜设计实例。该耦接镜成像质量优良,适用于单丝直径16μm,截面直径为6 mm的光纤传像束。

传像光纤束的折-衍混合耦接器研究

在光学耦接器设计中引入衍射面,根据衍射光学元件的初级像差理论,通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化,给出工作波长0.4～0.7μm,焦距27 mm,光学长度为62.9 mm,采用一个衍射面的耦接器设计实例。该耦接器采用物方远心光路结构,适用于单丝直径16μm,截面直径为6 mm的光纤传像束。对设计结果的分析表明,折-衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器,而且在尺寸和重量上有非常显著的减少。实际的室内外成像实验证明,光学设计软件的仿真结果是正确的。