超小GRIN光纤探头新型气体传感器模型

为研究集成化高性能的气体传感器,将超小GRIN光纤探头与空芯光子晶体光纤(HC-PCF)耦合,提供一种新型光纤气体传感器模型的设计方法。在解析新型光纤气体传感器模型的基础上,搭建实验测试系统,用GRIN光纤探头分别和单模光纤与HC-PCF耦合,进行接收光谱功率的比较分析。实验结果显示:在给定条件下,利用GRIN光纤探头的耦合系统可以获得67.73 nW的光谱功率,优于使用传统单模光纤接收到的53.52 nW。因此,利用GRIN光纤探头替代单模光纤与HC-PCF进行耦合并应用于光纤气体传感器中,具有更高的耦合效率和更高的输出光功率等优势,可用于新型光子晶体光纤气体传感器的研究。

基于超小GRIN光纤探头的SS-OCT成像系统研究

研究基于超小GRIN光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)系统及其性能测试方法。首先,在论述超小GRIN光纤探头及其在OCT信号臂应用方法的基础上,研制超小GRIN光纤探头样品并用于SS-OCT系统的搭建;其次,利用国际分辨率板A3和标准盖玻片进行SS-OCT系统的性能测试,得到所搭建的SS-OCT的横、纵向分辨率分别为33.6μm、14.8μm;最后,利用猪支气管和猪心等不同生物组织作为待测对象进行成像研究,获得相应的层析图。结果表明:所研究的基于超小GRIN光纤探头的SS-OCT系统有微米级的高分辨率,可用于生物组织内窥OCT成像检测方法的进一步研究。

超小自聚焦光纤探头的研究进展（英文）

梯度折射率(Gradient-index,GRIN)光纤探头是一种全光纤型超小光学镜头,在心血管等狭小空间组织内窥影像检测中具有广阔的应用前景。但其发展一直缺少系统的理论体系。本文讨论探头设计、制作和性能测试等方面的关键问题。基于GRIN光纤探头聚焦性能的特征参数,对解析设计方法与数值仿真设计方法进行比较分析。针对超小GRIN光纤探头的制作难题,研究一种光纤熔接和切割的高精度一体化集成装置,描述GRIN光纤探头的制作方法。此外,分析了超小GRIN光纤探头聚焦性能检测的方法及装置。本文为超小GRIN光纤探头的设计、制作及性能测试提供了一个方法体系。

梯度折射率光纤探针聚焦性能的曲线拟合评价

研究一种高精度曲线拟合方法,用于评价超小梯度折射率光纤探针的聚焦性能。首先,概述梯度折射率光纤探针模型;其次,根据高斯光束通过梯度折射率光纤探针进行聚焦的特点,提出利用多项式拟合的方法评价聚焦的束腰位置和光斑尺寸;最后,进行评价方法的验证分析。结果显示,由曲线拟合方法得到的工作距离为0.93 mm,束腰直径为28.2μm,与实验测得的工作距离1 mm和束腰直径28μm基本一致。表明所研究的基于多项式拟合的曲线拟合方法适于梯度折射率光纤探针聚焦性能的评价。

Fabrication method of ultra-small gradient-index fiber probe

Fabrication method and device of ultra-small gradient-index （GRIN） fiber probe were investigated in order to explore the development of ultra-small probes for optical coherence tomography （OCT） imaging. The beam- expanding effect of no-core fiber （NCF） and the focusing properties of the GRIN fiber lens were analyzed based on the model of GRIN fiber probe consisting of single-mode fiber （SMF）, NCF and GRIN fiber lens. A stereo micro- scope based system was developed to fabricate the GRIN fiber probe. A fiber fusion splicer and an ultrasonic cleaver were used to weld and cut the fiber respectively. A con- focal microscopy was used to measure the dimensions of probe components. The results show that the sizes of probe components developed are at the level of millimeter. Therefore, the proposed experimental system meets the fabrication requirements of an ultra-small self-focusing GRIN fiber probe. This shows that this fabrication device and method can be employed in the fabrication of ultra- small self-focusing GRIN fiber probe and applied in the study of miniaturized optical probes and OCT systems.

超小自聚焦光纤探头对光纤F-P干涉信号的影响

基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的干涉条纹对比度,研究了GRIN光纤探头对F-P干涉信号的影响。利用高斯光束分析超小GRIN光纤探头干涉条纹对比度理论公式,建立相应的测试实验系统。实验结果表明:聚焦光斑直径为15μm的超小GRIN光纤探头,在腔长为600~1350μm范围内,条纹对比度可以保持在0.8以上。而单模光纤探头的条纹对比度如果要保持在0.8,腔长范围仅为130~530μm。因此,所研制的超小GIRN光纤探头可有效提高F-P干涉仪在大腔长时的干涉条纹对比度,为超小GRIN光纤探头在较长初始腔长或大动态范围的应用研究中提供了理论依据。

基于超小自聚焦光纤探头的SS-OCT测振方法研究

采用高精度纳米位移台作为被测振动体目标,研究基于超小自聚焦(GRIN)光纤探头的扫频光学相干层析成像(SS-OCT)测振技术。解析基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT工作性能,理论上该系统可测振动的最大峰峰值达12.5 mm,最大频率达25 kHz。搭建相应的测振实验系统,并进行微小振动的测试及分析。结果显示,设置纳米位移台振动峰峰值范围1 nm~5μm、频率范围1~200 Hz,该集成化SS-OCT测振系统可测出频率1 Hz、峰峰值6 nm及以上的微小振动。对振幅为25 nm、频率为10Hz的单频正弦振动信号,系统的重复性实验标准偏差为0.003。结果表明,基于超小GRIN光纤探头的集成化SS-OCT系统具有测量微小振动的可行性,为进一步研究其在微小振动和位移等精确测量领域的应用提供了实验基础。