CZ309415B6 - Composite optical fibre for holographic endoscopy - Google Patents

Composite optical fibre for holographic endoscopy Download PDF

Info

Publication number
CZ309415B6
CZ309415B6 CZ2021-489A CZ2021489A CZ309415B6 CZ 309415 B6 CZ309415 B6 CZ 309415B6 CZ 2021489 A CZ2021489 A CZ 2021489A CZ 309415 B6 CZ309415 B6 CZ 309415B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
composite optical
optical fiber
fiber
path
light
Prior art date
Application number
CZ2021-489A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2021489A3 (en
Inventor
Tomáš Čižmár
Čižmár Tomáš prof. Mgr., Ph.D.
Tomáš Pikálek
Tomáš Ing. Pikálek
Johanna Traegaardh
Johanna Dr. Traegaardh
Miroslav StibĹŻrek
Miroslav Ing. Stibůrek
Original Assignee
Ústav Přístrojové Techniky Av Čr, V.V.I.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ústav Přístrojové Techniky Av Čr, V.V.I. filed Critical Ústav Přístrojové Techniky Av Čr, V.V.I.
Priority to CZ2021-489A priority Critical patent/CZ309415B6/en
Priority to PCT/CZ2022/050104 priority patent/WO2023066415A1/en
Publication of CZ2021489A3 publication Critical patent/CZ2021489A3/en
Publication of CZ309415B6 publication Critical patent/CZ309415B6/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/07Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/0076Optical details of the image generation arrangements using fluorescence or luminescence
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407Optical details
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407Optical details
    • G02B23/2461Illumination
    • G02B23/2469Illumination using optical fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/26Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65Raman scattering
    • G01N2021/653Coherent methods [CARS]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0281Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0288Multimode fibre, e.g. graded index core for compensating modal dispersion

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

A composite optical fibre for holographic endoscopy comprising a GRIN fibre (1) with a proximal end for connecting to an endoscopic instrument, and in addition an SI fibre (2) fixed by its proximal end to the distal end of the GRIN fibre (1) 0.1 to 10 mm, long better 150 µm to 2 mm, preferably 200 µm to 1 mm.

Description

Kompozitní optické vlákno pro holografickou endoskopiiComposite optical fiber for holographic endoscopy

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká kompozitního optického vlákna pro použití v holografické multimodální endoskopii, endoskopické sondy obsahující toto kompozitní optické vlákno a endoskopického přístroje obsahujícího tuto endoskopickou sondu.The invention relates to a composite optical fiber for use in holographic multimodal endoscopy, an endoscopic probe containing this composite optical fiber and an endoscopic device containing this endoscopic probe.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Holografická multimodální endoskopie umožňuje získávání optických snímků s vysokým rozlišením ze struktur hluboko uvnitř citlivé tkáně (např. mozku) živých zvířecích modelů i lidí prostřednictvím minimálně invazivního optického vlákna, přičemž vlákna mají typicky průměr 100 pm.Holographic multimodal endoscopy enables the acquisition of high-resolution optical images of structures deep within sensitive tissue (eg, the brain) of living animal models and humans via a minimally invasive optical fiber, with fibers typically 100 µm in diameter.

Důležitým typem zobrazování v mikroskopii je zobrazování pomocí koherentního Ramanova rozptylu (CARS). Tento mechanismus kontrastu umožňuje zobrazování s chemickým kontrastem biologicky důležitých složek - lipidů, proteinů atd. Kromě důležitosti zobrazování lipidů se jako obzvláště slibné použití jeví rychlá in sítu diagnostika tumorů, kde je CARS jednou z používaných zobrazovacích metod, často společně, např. s dvoufotonovou fluorescencí (TPEF) a se zobrazováním generováním druhé harmonické frekvence (SHG).An important type of imaging in microscopy is coherent Raman scattering (CARS) imaging. This contrast mechanism enables imaging with chemical contrast of biologically important components - lipids, proteins, etc. In addition to the importance of lipid imaging, a particularly promising application appears to be the rapid in situ diagnosis of tumors, where CARS is one of the imaging methods used, often together, e.g. with two-photon fluorescence (TPEF) and with second harmonic generation (SHG) imaging.

Nevýhodou je, že při použití optických vláken, včetně vícevidových (multimodových) vláken, v endoskopech pro CARS zobrazování je ve vláknu samotném generován signál v důsledku čtyřvlnného směšování (FWM) a jiných nelineárních procesů, zejména když jsou používány femtosekundové excitační zdroje. Toto pozadí má za následek významné snížení kontrastu na snímcích. Signál pozadí je silný u jednovidových vláken, kde je veškeré světlo soustředěno v oblasti o průměru několika mikrometrů, a u gradientních vícevidových vláken (vlákna typu GRIN), kde samo-zobrazovací vlastnost vlákna vede ke vzniku úzkých ohnisek uvnitř vlákna (v obou případech je intenzita vysoká, a FWM je tak účinné).A disadvantage is that when using optical fibers, including multimode (multimode) fibers, in endoscopes for CARS imaging, a signal is generated in the fiber itself due to four-wave mixing (FWM) and other nonlinear processes, especially when femtosecond excitation sources are used. This background results in a significant reduction in contrast in images. The background signal is strong in single-mode fibers, where all the light is concentrated in a region of a few micrometers in diameter, and in gradient multimode fibers (GRIN-type fibers), where the self-imaging property of the fiber leads to the formation of narrow foci inside the fiber (in both cases, the intensity is high , and FWM is so effective).

Pozadí se spektrálně překrývá s CARS signálem, generovaným ve vzorku, takže nemůže být odfiltrováno, když je stejné vlákno (ať již jednovidové, nebo vícevidové) použito jak pro excitaci, tak pro detekci. Pozadí nemůže být ani měřeno a poté odečteno ze dvou důvodů:The background spectrally overlaps with the CARS signal generated in the sample, so it cannot be filtered out when the same fiber (either single-mode or multi-mode) is used for both excitation and detection. The background cannot even be measured and then subtracted for two reasons:

a) Pozadí a CARS signál vzorku jsou oba koherentní a detekovaný signál je interferencí mezi nimia) The background and CARS signal of the sample are both coherent and the detected signal is the interference between them

b) Pro zobrazování tkání je generovaný signál zpětně rozptýlen uvnitř tkáně, a úroveň detekovaného signálu na pozadí by tak byla významně ovlivněna vlastnostmi rozptylu tkáně, a tím by se měnila v závislosti na pozici ve vzorku.b) For tissue imaging, the generated signal is backscattered within the tissue, and the background signal level detected would thus be significantly affected by the scattering properties of the tissue and thus vary with position in the sample.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Nevýhody dosavadního stavu techniky jsou eliminovány kompozitním optickým vláknem pro holografickou endoskopii, které obsahuje GRIN vlákno, které má proximální konec pro propojení s endoskopickým přístrojem, obsahuje SI vlákno, které je svým proximálním čelem upevněno k distálnímu čelu GRIN vlákna a které má délku 0,1 až 10 mm, lépe 150 pm až 2 mm, nejlépe 200 pm až 1 mm.Disadvantages of the prior art are eliminated by a composite optical fiber for holographic endoscopy, which contains a GRIN fiber, which has a proximal end for connection with an endoscopic device, contains an SI fiber, which is fixed with its proximal end to the distal end of the GRIN fiber, and which has a length of 0.1 up to 10 mm, preferably 150 pm to 2 mm, preferably 200 pm to 1 mm.

S výhodou má GRIN vlákno délku alespoň 10 mm, lépe alespoň 20 mm.Advantageously, the GRIN fiber has a length of at least 10 mm, preferably at least 20 mm.

SI vlákno je upevněno ke GRIN vláknu přednostně koaxiálně.The SI fiber is attached to the GRIN fiber preferably coaxially.

- 1 CZ 309415 B6- 1 CZ 309415 B6

Rovněž je výhodné, když má GRIN vlákno vnější průměr 0,05 mm až 2 mm a průměr jádra 0,02 mm až 1,9 mm, a/nebo když má SI vlákno vnější průměr 0,05 mm až 2 mm a průměr jádra 0,02 mm až 1,9 mm.It is also preferred that the GRIN fiber has an outer diameter of 0.05 mm to 2 mm and a core diameter of 0.02 mm to 1.9 mm, and/or that the SI fiber has an outer diameter of 0.05 mm to 2 mm and a core diameter of 0 .02mm to 1.9mm.

Nevýhody dosavadního stavu techniky jsou rovněž eliminovány endoskopickou sondou pro holografickou endoskopii, která obsahuje konektor pro připojení k endoskopickému přístroji, a výše popsané kompozitní optické vlákno, jehož proximální konec je propojený s konektorem pro připojení k endoskopickému přístroji.Disadvantages of the prior art are also eliminated by an endoscopic probe for holographic endoscopy, which includes a connector for connecting to an endoscopic device, and the above-described composite optical fiber, the proximal end of which is connected to a connector for connecting to an endoscopic device.

Nevýhody dosavadního stavu techniky jsou rovněž eliminovány endoskopickým přístrojem pro holografickou endoskopii, který obsahuje:The disadvantages of the prior art are also eliminated by an endoscopic device for holographic endoscopy, which contains:

- femtosekundový zdroj laserového záření uzpůsobený pro vysílání Stokesova svazku a čerpacího svazku,- a femtosecond source of laser radiation adapted to transmit a Stokes beam and a pumping beam,

- prostorový modulátor světla, uspořádaný v dráze Stokesova svazku a čerpacího svazku vysílaných z femtosekundového zdroje laserového záření,- a spatial light modulator, arranged in the path of the Stokes beam and the pump beam emitted from the femtosecond laser radiation source,

- modul pro korekci polarizace světla, uspořádaný v dráze svazku přiváděného z prostorového modulátoru světla,- a module for correcting the polarization of light, arranged in the path of the beam supplied from the spatial light modulator,

- první fokusační čočku uspořádanou v dráze svazku vystupujícího z modulu pro korekci polarizace světla, a- a first focusing lens arranged in the path of the beam emerging from the light polarization correction module, and

- výše uvedené kompozitní optické vlákno, které je svým proximálním koncem přivrácené k první fokusační čočce pro vstup svazku fokusovaného první fokusační čočkou do kompozitního optického vlákna.- the above-mentioned composite optical fiber, which has its proximal end facing the first focusing lens for the input of the beam focused by the first focusing lens into the composite optical fiber.

S výhodou obsahuje endoskopický přístroj druhé dichroické zrcadlo uspořádané v dráze svazku vystupujícího z modulu pro korekci polarizace světla mezi modulem pro polarizaci světla a první fokusační čočkou a třetí dichroické zrcadlo, přičemž druhé dichroické zrcadlo je uspořádané pro odraz zpětně odraženého záření z tkáně skrz kompozitní optické vlákno na třetí dichroické zrcadlo.Advantageously, the endoscopic device includes a second dichroic mirror arranged in the path of the beam emerging from the light polarization correction module between the light polarization module and the first focusing lens and a third dichroic mirror, the second dichroic mirror being arranged to reflect back-reflected radiation from the tissue through the composite optical fiber to the third dichroic mirror.

S výhodou obsahuje tento endoskopický přístroj navíc:Advantageously, this endoscopic device additionally includes:

- fotonásobič pro detekci dvoufotonové epi-fluorescenční excitace, který je uspořádaný v dráze svazku odraženého od třetího dichroického zrcadla, a- a photomultiplier for the detection of two-photon epi-fluorescence excitation, which is arranged in the path of the beam reflected from the third dichroic mirror, and

- fotonásobič pro detekci koherentního Ramanova rozptylu, který je uspořádaný v dráze svazku, který prochází třetím dichroickým zrcadlem.- a photomultiplier for the detection of coherent Raman scattering, which is arranged in the path of the beam passing through the third dichroic mirror.

S výhodou je rovněž obsažen hranol uspořádaný v dráze svazku přiváděného z modulu pro korekci polarizace světla mezi modulem pro korekci polarizace světla a druhým dichroickým zrcadlem.Advantageously, a prism arranged in the path of the beam fed from the light polarization correction module is also included between the light polarization correction module and the second dichroic mirror.

Také je výhodné, když tento endoskopický přístroj obsahuje kalibrační modul pro kalibraci endoskopického přístroje zaostřením svazků přiváděných do kompozitního optického vlákna do oblasti před distálním koncem kompozitního optického vlákna.It is also advantageous if the endoscopic device includes a calibration module for calibrating the endoscopic device by focusing the beams fed into the composite optical fiber to the region in front of the distal end of the composite optical fiber.

-2CZ 309415 B6-2CZ 309415 B6

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález je dále popsán na základě příkladných provedení a výkresů, kde obr. 1 schematicky znázorňuje konvenční gradientní vícevidové vlákno a generované pozadí při použití jako endoskopická sonda, obr. 2 schematicky znázorňuje kompozitní optické vlákno podle vynálezu a generované pozadí, na obr. 3 je porovnání získaných obrazů s GRIN vláknem samotným a s kompozitním optickým vláknem podle vynálezu, a to jak samotného pozadí bez vzorků, tak se vzorky, v tomto případě 2 μm kuličky polystyrenu, a obr. 4 znázorňuje zjednodušené schéma endoskopického přístroje s kompozitním optickým vláknem podle vynálezu.The invention is further described on the basis of exemplary embodiments and drawings, where Fig. 1 schematically shows a conventional gradient multimode fiber and the generated background when used as an endoscopic probe, Fig. 2 schematically shows a composite optical fiber according to the invention and the generated background, Fig. 3 is a comparison of the images obtained with the GRIN fiber alone and with the composite optical fiber according to the invention, both of the background alone without samples and with samples, in this case a 2 μm polystyrene ball, and Fig. 4 shows a simplified diagram of the endoscopic device with the composite optical fiber according to the invention.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of implementation of the invention

Gradientní vícevidová optická vlákna jsou vlákna, u kterých se index lomu zmenšuje se vzdáleností od osy vlákna.Gradient multimode optical fibers are fibers in which the refractive index decreases with distance from the fiber axis.

Na obr. 1 je schematický znázorněno konvenční gradientní vícevidové vlákno, tedy GRIN vlákno 1, pro použití v endoskopii a z něj získávané pozadí, kde jsou uvnitř vlákna zřetelně vidět vysoce intenzivní ohniska, vytvářená jako obrazy excitačního bodu za distálním koncem GRIN vlákna 1 generovaná v důsledku sebe-zobrazovací vlastnosti gradientního vlákna. Při zobrazování vzorku pomocí GRIN vlákna 1 se ve vzorku před distálním koncem GRIN vlákna 1 vytváří fokusovaný bod. V důsledku sebe-zobrazovací vlastnosti GRIN vlákna 1 se ve výsledném obraze objeví nejen tento intenzivní fokusovaný bod, ale i jeho obrazy vznikající uvnitř vlákna.Fig. 1 schematically shows a conventional gradient multimode fiber, i.e. GRIN fiber 1, for use in endoscopy and the background obtained from it, where high intensity foci are clearly visible inside the fiber, produced as images of the excitation point behind the distal end of GRIN fiber 1 generated due to self-imaging properties of a gradient fiber. When imaging the sample with GRIN fiber 1, a focused spot is created in the sample in front of the distal end of GRIN fiber 1. Due to the self-imaging property of GRIN fiber 1, not only this intense focused point but also its images formed inside the fiber will appear in the resulting image.

Na obr. 2 je schematicky zobrazeno kompozitní optické vlákno podle vynálezu, které obsahuje GRIN vlákno 1, které má proximální konec určený pro připojení k endoskopickému přístroji a distální konec, ke kterému je svým proximálním čelem souose upevněno SI vlákno 2, tedy vlákno se skokovým indexem lomu.Fig. 2 schematically shows a composite optical fiber according to the invention, which includes a GRIN fiber 1, which has a proximal end intended for connection to an endoscopic device and a distal end, to which an SI fiber 2, i.e. a fiber with a step index, is fixed coaxially with its proximal face quarry.

Distální konec kompozitního optického vlákna je přitom určen k zavádění do zkoumaného vzorku.At the same time, the distal end of the composite optical fiber is designed to be inserted into the examined sample.

V příkladném provedení má GRIN vlákno 1 délku 30 mm, vnější průměr 125 μm, průměr jádra 62,5 μm, numerickou aperturu NA = 0,3 a obě čela rovinná. Jádro GRIN vlákna 1 může být například s germaniem dopovaného křemenného skla a plášť z čistého, popřípadě fluorem dopovaného křemenného skla.In an exemplary embodiment, GRIN fiber 1 has a length of 30 mm, an outer diameter of 125 μm, a core diameter of 62.5 μm, a numerical aperture of NA = 0.3, and both faces are planar. The core of the GRIN fiber 1 can be, for example, germanium-doped quartz glass and the shell of pure, or fluorine-doped, quartz glass.

Obecně lze použít pro tento vynález GRIN vlákna 1, která mají délku alespoň 10 mm, lépe alespoň 15 mm, nejlépe alespoň 20 mm. Přednostně je přitom délka GRIN vlákna 1 kratší než 100 mm, jeho vnější průměr je přednostně v rozmezí 50 μm až 2 mm a průměr jádra v rozmezí 20 μm až 1,9 mm, lépe 40 až 200 μm.In general, GRIN fibers 1 having a length of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, preferably at least 20 mm, can be used for this invention. Preferably, the length of the GRIN fiber 1 is shorter than 100 mm, its outer diameter is preferably in the range of 50 μm to 2 mm and the core diameter in the range of 20 μm to 1.9 mm, preferably 40 to 200 μm.

V daném příkladném provedení má SI vlákno 2 délku 250 μm, vnější průměr 110 μm, průměr jádra 100 μm, numerickou aperturu NA = 0,37 a obě čela rovinná. Jádro může být například z germaniem dopovaného křemenného skla a plášť z fluorem dopovaného křemenného skla (například vlákno CeramOptec Optran Ultra WFGE).In the given exemplary embodiment, SI fiber 2 has a length of 250 μm, an outer diameter of 110 μm, a core diameter of 100 μm, a numerical aperture NA = 0.37, and both faces are planar. The core can be, for example, germanium-doped quartz glass and the cladding fluorine-doped quartz glass (for example, CeramOptec Optran Ultra WFGE fiber).

Obecně lze použít pro tento vynález SI vlákna 2, která mají délku 0,1 až 10 mm, lépe 150 μm až 2 mm, nejlépe 200 μm až 1 mm, vnější průměr v rozmezí 50 μm až 2 mm a průměr jádra v rozmezí 20 μm až 1,9 mm, lépe 40 až 200 μm. Mezi vhodné materiály SI vlákna 2 patří také měkká skla, popřípadě plasty.Generally, SI fibers 2 having a length of 0.1 to 10 mm, more preferably 150 μm to 2 mm, most preferably 200 μm to 1 mm, an outer diameter in the range of 50 μm to 2 mm, and a core diameter in the range of 20 μm can be used for this invention. up to 1.9 mm, better 40 to 200 μm. Suitable materials for SI fiber 2 also include soft glasses or plastics.

Vlákna 1, 2 jsou přednostně navzájem svařena.Fibers 1, 2 are preferably welded to each other.

Díky konstrukci kompozitního optického vlákna podle vynálezu je zabráněno tomu, aby samozobrazovaná pole vytvořila úzká ohniska uvnitř kompozitního optického vlákna. V zásadě, pokud by pole na výstupním konci GRIN vlákna 1 tvořila náhodný vzorec skvrn (speckle), byla by ohniska, která se i tak vytváří prostřednictvím samo-zobrazovacího efektu, rozbita na skvrny s řádově nižší intenzitou.Due to the construction of the composite optical fiber according to the invention, self-imaging fields are prevented from forming narrow foci within the composite optical fiber. In principle, if the fields at the output end of GRIN fiber 1 were to form a random speckle pattern, the foci that are created anyway via the self-imaging effect would be broken up into speckles of orders of magnitude lower intensity.

Pro dosažení tohoto účinku se kompozitní optické vlákno podle vynálezu skládá z relativně dlouhého GRIN vlákna 1, takže šířka pásma sondy je dostatečná pro fokusaci femtosekundových pulzů, a z relativně krátkého SI vlákna 2 navařeného na distálním konci.To achieve this effect, the composite optical fiber according to the invention consists of a relatively long GRIN fiber 1, so that the probe bandwidth is sufficient to focus the femtosecond pulses, and a relatively short SI fiber 2 welded at the distal end.

Pozadí je tak při použití endoskopické sondy obsahující takovéto kompozitní optické vlákno redukováno o jeden řád, aniž by se zvýšil průměr endoskopické sondy, a aniž by byla zásadně snížena fokusaění schopnost endoskopické sondy.The background is thus reduced by one order of magnitude when using an endoscopic probe containing such a composite optical fiber without increasing the diameter of the endoscopic probe and without fundamentally reducing the focusing ability of the endoscopic probe.

Endoskopická sonda s kompozitním optickým vláknem podle vynálezu zachovává všechny ostatní vlastnosti sondy obsahující samotné GRIN vlákno: laterální a axiální velikost fokusovaného bodu, poměr intenzity fokusovaného bodu k intenzitě pozadí, a rozmezí, v němž může být vlnová délka nastavena po počáteční kalibraci. Dále, protože má připevněné SI vlákno 2 jenom malý účinek na disperzi kompozitního optického vlákna, není spektrální rozlišení ani chemický kontrast tzv. „spektrálně fokusovaného“ CARS (nutného při použití femtosekundových pulsů) ovlivněn. Protože disperze je stejná pro všechny body uvnitř zorného pole, mohou být pro udržení krátkého pulzu použity běžné prostředky pro tvarování pulzu, což vede k účinné excitaci TPEF, SHG a ostatních signálů. Proto jsou podporovány všechny metody zobrazování, při kterých se využívají femtosekundové lasery a které jsou používány pro optickou biopsii.The composite optical fiber endoscopic probe of the invention retains all other properties of the probe containing the GRIN fiber itself: lateral and axial size of the focused spot, the ratio of focused spot intensity to background intensity, and the range in which the wavelength can be set after initial calibration. Furthermore, since the attached SI fiber 2 has only a small effect on the dispersion of the composite optical fiber, the spectral resolution or chemical contrast of the so-called "spectrally focused" CARS (required when using femtosecond pulses) is not affected. Since the dispersion is the same for all points within the field of view, conventional pulse shaping means can be used to keep the pulse short, resulting in efficient excitation of TPEF, SHG and other signals. Therefore, all imaging methods using femtosecond lasers used for optical biopsy are supported.

Pro použití v endoskopii je toto kompozitní optické vlákno přednostně vlepeno proximálním koncem GRIN vlákna 1 do ferule (neznázoměna), která je uzpůsobena pro upevnění v příslušném držáku endoskopického přístroje.For use in endoscopy, this composite optical fiber is preferably glued by the proximal end of the GRIN fiber 1 to a ferrule (not shown), which is adapted to be fixed in the respective holder of the endoscopy device.

Příkladné provedení celého endoskopického přístroje znázorněné schematicky na obr. 5 zvláště z hlediska jeho funkce obsahuje femtosekundový zdroj 3 laserového záření, představující excitační zdroj, který je uzpůsobený pro generování dvou synchronizovaných sledů impulzů s odlišnými vlnovými délkami, konkrétně svazku s vlnovou délkou 1040 nm jakožto Stokesova svazku, a laditelného svazku v oblasti 800 nm, jakožto čerpacího svazku.An exemplary embodiment of the entire endoscopic device shown schematically in Fig. 5, especially from the point of view of its function, contains a femtosecond source 3 of laser radiation, representing an excitation source that is adapted to generate two synchronized sequences of pulses with different wavelengths, specifically a beam with a wavelength of 1040 nm as a Stokes beam, and a tunable beam in the 800 nm region as a pumping beam.

V dráze Stokesova svazku je uspořádán první blok 31 ze skla typu SF57 v tomto příkladném provedení o tloušťce 220 mm a za ním první koutový odražeě 33 pro nastavení zpoždění Stokesova svazku. V dráze svazku odraženého od prvního koutového odražeěe 33 je uspořádáno první pomocné zrcadlo 34·In the path of the Stokes beam, the first block 31 of SF57 type glass is arranged in this exemplary embodiment with a thickness of 220 mm and behind it the first corner reflector 33 for adjusting the delay of the Stokes beam. A first auxiliary mirror 34 is arranged in the path of the beam reflected from the first corner reflector 33.

V dráze čerpacího svazku je uspořádán druhý blok 32 ze skla typu SF57 v tomto příkladném provedení o tloušťce 220 mm a za ním je uspořádané první dichroické zrcadlo 35 pro odraz čerpacího svazku na druhé pomocné zrcadlo 36. Přitom současně je první dichroické zrcadlo 35 uspořádáno v dráze Stokesova svazku, který po jeho odrazu od prvního pomocného zrcadla 34 tímto prvním dichroickým zrcadlem 35 prochází.In the path of the pumping beam, a second block 32 of SF57 type glass is arranged in this exemplary embodiment with a thickness of 220 mm, and behind it is arranged a first dichroic mirror 35 for reflecting the pumping beam onto the second auxiliary mirror 36. At the same time, the first dichroic mirror 35 is arranged in the path of the Stokes beam, which after its reflection from the first auxiliary mirror 34 passes through this first dichroic mirror 35.

V dráze takto navzájem překrytých svazků je za prvním dichroickým zrcadlem 35 uspořádáno druhé pomocné zrcadlo 36 a v jejich dráze po odrazu od druhého pomocného zrcadla 36 je uspořádána první spojná čočka 37 a za ní první kolimaění čočka 38 a za ní fázový prostorový modulátor 39 světla na bázi tekutých krystalů.In the path of the overlapping beams in this way, a second auxiliary mirror 36 is arranged behind the first dichroic mirror 35, and in their path, after reflection from the second auxiliary mirror 36, the first connecting lens 37 and behind it the first collimating lens 38 and behind it the phase spatial modulator 39 of the light on based on liquid crystals.

V dráze světla odraženého od prostorového modulátoru 39 světlaje pak uspořádána druhá spojná čočka 80 a za ní odkláněcí zrcátko 41 pro odběr části záření, která je dále vedena jakožto referenční svazek skrz štěrbinu v první cloně 43 pro použití v kalibračním modulu 50, jak je popsáno níže.In the path of the light reflected from the spatial modulator 39, a second connecting lens 80 is then arranged and behind it a deflecting mirror 41 to collect part of the radiation, which is further guided as a reference beam through the slit in the first diaphragm 43 for use in the calibration module 50, as described below .

-4CZ 309415 B6-4CZ 309415 B6

V dráze světla, které prošlo druhou spojnou čočkou 80 je uspořádáno směrovací zrcadlo 21 první sady směrovacích zrcadel 21, která přivádí první pracovní část světelného svazku, který prošel druhou spojnou čočkou 80, přes třetí kolimační čočku 84 do modulu 20 pro korekci polarizace světla z jeho jedné strany, kde prochází první půlvlnovou deskou 82 do polarizačního děliče 83.In the path of the light that passed through the second converging lens 80, a directional mirror 21 of the first set of directional mirrors 21 is arranged, which brings the first working part of the light beam that passed through the second converging lens 80 through the third collimating lens 84 to the module 20 for correcting the polarization of light from its one side, where it passes through the first half-wave plate 82 into the polarization divider 83.

V dráze světla, které prošlo druhou spojnou čočkou 80 je navíc uspořádáno směrovací zrcadlo 22 druhé sady směrovacích zrcadel 22, která přivádí druhou pracovní část světelného svazku, který prošel druhou spojnou čočkou 80, přes čtvrtou kolimační čočku 81 do modulu 20 pro korekci polarizace světla z další strany, kde prochází druhou půlvlnovou deskou 84 do polarizačního děliče 83, kde se první pracovní část svazku a druhá pracovní část svazku sloučí a společně vystupují ven z modulu 20 pro polarizaci světla.In the path of the light that passed through the second converging lens 80, a directional mirror 22 of the second set of directional mirrors 22 is additionally arranged, which brings the second working part of the light beam that passed through the second converging lens 80 through the fourth collimating lens 81 to the module 20 for correcting the polarization of light from the other side where it passes through the second half-wave plate 84 to the polarization splitter 83 where the first working part of the beam and the second working part of the beam merge and together exit the light polarization module 20.

V dráze svazku vystupujícího z modulu 20 pro polarizaci světla, tedy svazku složeného ze svazku odraženého od polarizačního děliče 83 a svazku prošlého polarizačním děličem 83, je uspořádáno sedmé pomocné zrcadlo 86 a za ním hranol 87, jehož rovina je sdružená s rovinou prostorového modulátoru 39 světla.In the path of the beam coming out of the module 20 for polarizing light, i.e. the beam composed of the beam reflected from the polarizing divider 83 and the beam passed through the polarizing divider 83, a seventh auxiliary mirror 86 is arranged, followed by a prism 87, the plane of which is associated with the plane of the spatial light modulator 39 .

V dráze svazku vystupujícího z hranolu 87 je pak již druhé dichroické zrcadlo 62, za ním první fokusační čočka 64 a za ní kompozitní optické vlákno podle vynálezu, tedy svým proximálním koncem přivrácené GRIN vlákno 1 a na jeho distálním konci navařené SI vlákno 2 pro vložení do zkoumané tkáně 10.In the path of the beam emerging from the prism 87, there is already a second dichroic mirror 62, behind it the first focusing lens 64 and behind it the composite optical fiber according to the invention, i.e. the GRIN fiber 1 turned with its proximal end and the SI fiber 2 welded to its distal end for insertion into examined tissues 10.

V dráze svazku světla vracejícího se kompozitním optickým vláknem, skrz první fokusační čočku 64 a následně odraženého od druhého dichroického zrcadla 62 je uspořádáno třetí dichroické zrcadlo 63.A third dichroic mirror 63 is arranged in the path of the beam of light returning through the composite optical fiber, through the first focusing lens 64 and subsequently reflected from the second dichroic mirror 62.

V dráze dílčího svazku odraženého od třetího dichroického zrcadla 63 je uspořádána druhá spojná čočka 65, za ní první filtr 66 a za ním fotonásobič 68 pro detekci dvoufotonové epi-fluorescenční excitace (epi-TPEF).In the path of the partial beam reflected from the third dichroic mirror 63, a second connecting lens 65 is arranged, behind it a first filter 66 and behind it a photomultiplier 68 for the detection of two-photon epi-fluorescence excitation (epi-TPEF).

V dráze dílčího svazku, který prošel třetím dichroickým zrcadlem 63 je uspořádáno třetí pomocné zrcadlo 69 a v dráze svazku od něj odraženého je uspořádána třetí spojná čočka 70, za ní druhý filtr 71 a za ním fotonásobič 72 pro detekci koherentního Ramanova rozptylu (epi-CARS).A third auxiliary mirror 69 is arranged in the path of the partial beam that passed through the third dichroic mirror 63, and in the path of the beam reflected from it, a third connecting lens 70 is arranged, followed by a second filter 71 and behind it a photomultiplier 72 for the detection of coherent Raman scattering (epi-CARS ).

Na výkrese je dále znázorněn kalibrační modul 50, který obsahuje druhý koutový odražeč 51. který je uspořádaný v dráze referenčního svazku přiváděného skrz štěrbinu 43, dále odrazem od čtvrtého pomocného zrcadla 42, skrz druhou kolimační čočku 44 a postupným odrazem od pátého pomocného zrcadla 45, šestého pomocného zrcadla 46 a odrazného pravoúhlého hranolu 47.The drawing also shows the calibration module 50, which contains the second corner reflector 51, which is arranged in the path of the reference beam fed through the slit 43, further reflected from the fourth auxiliary mirror 42, through the second collimating lens 44 and successively reflected from the fifth auxiliary mirror 45, of the sixth auxiliary mirror 46 and the reflective rectangular prism 47.

V kalibračním modulu 50 je v dráze referenčního svazku odraženého od druhého koutového odražeče 51 uspořádán nepolarizující dělič 52, přičemž v dráze svazku z nepolarizujícího děliče 52 je uspořádána kamera 53.In the calibration module 50, a non-polarizing splitter 52 is arranged in the path of the reference beam reflected from the second corner reflector 51, while a camera 53 is arranged in the path of the beam from the non-polarizing divider 52.

Součástí kalibračního modulu 50 je rovněž objektiv 54, který je ustavitelný do polohy, kdy je k němu přivrácený distální konec SI vlákna 2 kompozitního optického vlákna. Na druhé straně je k ní přivráceno páté dichroické zrcadlo 55, přičemž v dráze svazku, který prošel tímto pátým dichroickým zrcadlem 55 je uspořádána druhá fokusační čočka 56, třetí filtr 57 a fotonásobič 58 pro detekci koherentního Ramanova rozptylu v prošlém světle (trans-CARS).The calibration module 50 also includes a lens 54, which can be set to a position where the distal end of the SI fiber 2 of the composite optical fiber is facing it. On the other side, the fifth dichroic mirror 55 is turned towards it, while in the path of the beam that passed through this fifth dichroic mirror 55, a second focusing lens 56, a third filter 57 and a photomultiplier 58 are arranged for the detection of coherent Raman scattering in transmitted light (trans-CARS) .

V dráze svazku, který se odrazil od pátého dichroického zrcadla 55, je uspořádán achromatický dublet 59 a za ním nepolarizační dělič 52 a kamera 53. Kamera 53 může být například na bázi CMOS.An achromatic doublet 59 is arranged in the path of the beam reflected from the fifth dichroic mirror 55, followed by a non-polarizing splitter 52 and a camera 53. The camera 53 can be, for example, CMOS-based.

Kalibrační modul 50 je odnímatelný z endoskopického přístroje.The calibration module 50 is removable from the endoscopic device.

-5CZ 309415 B6-5CZ 309415 B6

Znázorněný endoskopický přístroj dále zahrnuje stabilizační modul 90. který' obsahuje druhou clonu 91. polarizátor 92, čtvrté dichroické zrcadlo 93 a dvojici fotodiod 94, 95, přičemž tyto komponenty j sou uspořádány tak, že svazek odražený od druhého dichroického zrcadla 62 prochází štěrbinou druhé clony 91, polarizátorem 92 a čtvrtým dichroickým zrcadlem 93 se rozděluje na dvě části, z nichž každá dopadá na jednu z fotodiod 94. 95.The shown endoscopic device further includes a stabilization module 90, which contains a second diaphragm 91, a polarizer 92, a fourth dichroic mirror 93 and a pair of photodiodes 94, 95, and these components are arranged in such a way that the beam reflected from the second dichroic mirror 62 passes through the slit of the second diaphragm 91, the polarizer 92 and the fourth dichroic mirror 93 divide it into two parts, each of which falls on one of the photodiodes 94. 95.

Za provozu endoskopického přístroje jsou pomocí femtosekundového laseru 3 generovány Stokesův svazek a čerpací svazek, které jsou s nastavitelným zpožděním navzájem překryty a přivedeny na prostorový modulátor 20 světla. Z prostorového modulátoru světla vystupují 4 svazky:During the operation of the endoscopic device, a Stokes beam and a pumping beam are generated using the femtosecond laser 3, which are overlapped with each other with an adjustable delay and brought to the spatial light modulator 20. 4 beams emerge from the spatial light modulator:

- tzv. nultý difrakční řád ve směru přímého odrazu, který není využíván a není ani na výkrese znázorněn,- the so-called zero diffraction order in the direction of direct reflection, which is not used and is not even shown in the drawing,

- referenční svazek používaný při kalibraci,- reference volume used in calibration,

- dva pracovní svazky.- two work volumes.

Všechny čtyři svazky procházejí druhou spojnou čočkou 80. což umožňuje jejich oddělení v její ohniskové rovině.All four beams pass through the second converging lens 80. which allows them to be separated in its focal plane.

Svazek nultého řádu a referenční svazek jsou odraženy od odkláněcího zrcadla 41. Referenční svazek prochází štěrbinou v první cloně 43. Nechtěný svazek nultého řádu je touto štěrbinou odfiltrován.The zero-order beam and the reference beam are reflected from the deflecting mirror 41. The reference beam passes through a slit in the first aperture 43. The unwanted zero-order beam is filtered out by this slit.

Dvojice pracovních svazků je přivedena do modulu 20 pro korekci polarizace světla, kde je pomocí půlvlnových desek 82, 85 otočena polarizace pracovních svazků a jsou sloučeny pomocí polarizačního děliče 83 svazku.A pair of working beams is fed to the module 20 for correcting the polarization of light, where the polarization of the working beams is rotated by means of half-wave plates 82, 85 and they are combined by means of a polarization splitter 83 of the beam.

Pro měření a stabilizaci relativní fáze mezi dvojicí optických drah při zobrazování se část svazku odebírá a přivádí do stabilizačního modulu 90, kde vede polarizátorem 92 s osami orientovanými pod úhlem 45° a následně se dělí čtvrtým dichroickým zrcadlem 93 na část odpovídající Stokesovu svazku a část odpovídající čerpacímu svazku a tyto části jsou snímány fotodiodami 94, 95.To measure and stabilize the relative phase between a pair of optical paths during imaging, part of the beam is taken and fed to the stabilization module 90, where it passes through a polarizer 92 with axes oriented at an angle of 45° and is subsequently divided by the fourth dichroic mirror 93 into a part corresponding to the Stokes beam and a part corresponding to pumping bundle and these parts are sensed by photodiodes 94, 95.

Protože jsou hologramy vytvářené na modulu 20 pro polarizaci světla ve formě součtů difrakčních mřížek, je fázová modulace závislá na vlnové délce. Pro naladění vlnové délky zdroje 3 laserového záření při zachování kvality zaostření je použit hranol umístěný v rovině spřažené s rovinou modulu 20 pro polarizaci světla.Since the holograms produced on the light polarization module 20 are in the form of sums of diffraction gratings, the phase modulation is wavelength dependent. To tune the wavelength of the source 3 of laser radiation while maintaining the quality of focus, a prism located in the plane coupled with the plane of the module 20 for polarizing light is used.

Při zobrazování se signály CARS a signály TPEF získané z kompozitního optického vlákna zpětným odrazem od zkoumané tkáně 10 odrážejí od druhého dichroického zrcadla 62 na třetí dichroické zrcadlo 63, kde se dělí na signál přiváděný na fotonásobič 68 pro detekci dvoufotonové epi-fluorescenční excitace a na signál přiváděný na fotonásobič 72 pro detekci koherentního Ramano va rozptylu.During imaging, the CARS signals and TPEF signals obtained from the composite optical fiber by back reflection from the examined tissue 10 are reflected from the second dichroic mirror 62 to the third dichroic mirror 63, where they are divided into a signal fed to a photomultiplier 68 for detection of two-photon epi-fluorescence excitation and a signal fed to photomultiplier 72 to detect coherent Raman scattering.

Pro kalibraci světlo přiváděné z kompozitního optického vlákna se po průchodu objektivem 54 odráží od pátého dichroického zrcadla 55 a prochází achromatickým dubletem 59 a nepolarizačním děličem 52 na kameru 53 a účelem kalibrace je fokusace pracovních částí svazku v oblasti před distálním koncem kompozitního optického vlákna.For calibration, the light supplied from the composite optical fiber, after passing through the objective 54, is reflected from the fifth dichroic mirror 55 and passes through the achromatic doublet 59 and the non-polarizing splitter 52 to the camera 53, and the purpose of calibration is to focus the working parts of the beam in the area in front of the distal end of the composite optical fiber.

Po kalibraci se světlo přiváděné z kompozitního optického vlákna po průchodu objektivem 54 a pátým dichroickým zrcadlem 55 vede skrz druhou fokusační čočku 56 a třetí filtr 57 na fotonásobič 58.After calibration, the light supplied from the composite optical fiber, after passing through the objective 54 and the fifth dichroic mirror 55, is guided through the second focusing lens 56 and the third filter 57 to the photomultiplier 58.

-6CZ 309415 B6-6CZ 309415 B6

Výše popsané kompozitní optické vlákno je využitelné zejména jako endoskopická sonda pro optickou biopsii v senzitivní tkáni, jako je například mozková tkáň. Pomocí takovéhoto kompozitního optického vlákna lze například provádět multimodální zobrazování, při kterém se myelin v bílé hmotě zobrazuje pomocí koherentního Ramanova rozptylu a mozečková vlákna 5 s expresí zeleného fluorescenčního proteinu pomocí dvoufotonové fluorescence.The composite optical fiber described above is particularly useful as an endoscopic probe for optical biopsy in sensitive tissue, such as brain tissue. Using such a composite optical fiber, for example, multimodal imaging can be performed, in which myelin in the white matter is imaged using coherent Raman scattering and cerebellar fibers with green fluorescent protein expression using two-photon fluorescence.

Ačkoliv byla popsáno zvlášť výhodné příkladné provedení i řada jeho možných úprav a změn, je zřejmé, že odborník z dané oblasti snadno nalezne další možné alternativy k těmto provedením. Zejména pomocná zrcadla vůbec nemusí být přítomna a slouží pouze k směrování svazků do 10 funkčních komponent. Proto rozsah ochrany není omezen na tato příkladná provedení, ale spíše je dán definicí přiložených patentových nároků.Although a particularly advantageous exemplary embodiment and a number of its possible modifications and changes have been described, it is clear that a person skilled in the art will easily find other possible alternatives to these embodiments. In particular, the auxiliary mirrors do not have to be present at all and serve only to route the beams to the 10 functional components. Therefore, the scope of protection is not limited to these exemplary embodiments, but rather is given by the definition of the appended patent claims.

Claims (10)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Kompozitní optické vlákno pro holografickou endoskopii, které obsahuje GRIN vlákno (1), které má proximální konec pro propojení s endoskopickým přístrojem, vyznačující se tím, že obsahuje SI vlákno (2), které je svým proximálním čelem upevněno k distálnímu čelu GRIN vlákna (1) a které má délku 0,1 až 10 mm, lépe 150 pm až 2 mm, nejlépe 200 pm až 1 mm.1. A composite optical fiber for holographic endoscopy comprising a GRIN fiber (1) having a proximal end for connection to an endoscopic device, characterized in that it comprises an SI fiber (2) which is fixed by its proximal end to the distal end of the GRIN fiber (1) and which has a length of 0.1 to 10 mm, preferably 150 pm to 2 mm, most preferably 200 pm to 1 mm. 2. Kompozitní optické vlákno podle nároku 1, vyznačující se tím, že GRIN vlákno (1) má délku alespoň 10 mm, lépe alespoň 20 mm.2. Composite optical fiber according to claim 1, characterized in that the GRIN fiber (1) has a length of at least 10 mm, preferably at least 20 mm. 3. Kompozitní optické vlákno podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že SI vlákno (2) je upevněno ke GRIN vláknu (1) koaxiálně.3. Composite optical fiber according to claim 1 or 2, characterized in that the SI fiber (2) is fixed to the GRIN fiber (1) coaxially. 4. Kompozitní optické vlákno podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že GRIN vlákno (1) má vnější průměr 0,05 mm až 2 mm a průměr jádra 0,02 mm až 1,9 mm, a/nebo SI vlákno (2) má vnější průměr 0,05 mm až 2 mm a průměr jádra 0,02 mm až 1,9 mm.4. Composite optical fiber according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the GRIN fiber (1) has an outer diameter of 0.05 mm to 2 mm and a core diameter of 0.02 mm to 1.9 mm, and/or SI the fiber (2) has an outer diameter of 0.05 mm to 2 mm and a core diameter of 0.02 mm to 1.9 mm. 5. Endoskopická sonda pro holografickou endoskopii, která obsahuje konektor pro připojení k endoskopickému přístroji, vyznačující se tím, že obsahuje kompozitní optické vlákno podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, jehož proximální konec je propojený s konektorem pro připojení k endoskopickému přístroji.5. An endoscopic probe for holographic endoscopy, which includes a connector for connecting to an endoscopic device, characterized in that it contains a composite optical fiber according to any one of claims 1 to 4, the proximal end of which is connected to a connector for connecting to an endoscopic device. 6. Endoskopický přístroj pro holografickou endoskopii, vyznačující se tím, že obsahuje6. Endoscopic device for holographic endoscopy, characterized in that it contains - femtosekundový zdroj (3) laserového záření uzpůsobený pro vysílání Stokesova svazku a čerpacího svazku,- a femtosecond source (3) of laser radiation adapted to transmit a Stokes beam and a pumping beam, - prostorový modulátor (39) světla, uspořádaný v dráze Stokesova svazku a čerpacího svazku vysílaných z femtosekundového zdroje (3) laserového záření,- a spatial modulator (39) of light, arranged in the path of the Stokes beam and the pumping beam emitted from the femtosecond source (3) of laser radiation, - modul (20) pro korekci polarizace světla, uspořádaný v dráze svazku přiváděného z prostorového modulátoru (39) světla,- module (20) for correcting the polarization of light, arranged in the path of the beam supplied from the spatial light modulator (39), - první fokusační čočku (64) uspořádanou v dráze svazku vystupujícího z modulu (20) pro korekci polarizace světla, a- a first focusing lens (64) arranged in the path of the beam emerging from the module (20) for correcting the polarization of light, and - kompozitní optické vlákno podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, které je svým proximálním koncem přivrácené k první fokusační čočce (64) pro vstup svazku fokusovaného první fokusační čočkou (64) do kompozitního optického vlákna.- a composite optical fiber according to any one of claims 1 to 4, which has its proximal end facing the first focusing lens (64) for the input of the beam focused by the first focusing lens (64) into the composite optical fiber. 7. Endoskopický přístroj podle nároku 6, vyznačující se tím, že obsahuje druhé dichroické zrcadlo (62) uspořádané v dráze svazku vystupujícího z modulu (20) pro korekci polarizace světla mezi modulem (20) pro polarizaci světla a první fokusační čočkou (64) a třetí dichroické zrcadlo (63), přičemž druhé dichroické zrcadlo (62) je uspořádané pro odraz zpětně odraženého záření z tkáně (10) skrz kompozitní optické vlákno na třetí dichroické zrcadlo (63).7. Endoscopic device according to claim 6, characterized in that it contains a second dichroic mirror (62) arranged in the path of the beam emerging from the module (20) for correcting the polarization of light between the module (20) for polarizing light and the first focusing lens (64) and a third dichroic mirror (63), wherein the second dichroic mirror (62) is arranged to reflect back-reflected radiation from the tissue (10) through the composite optical fiber onto the third dichroic mirror (63). 8. Endoskopický přístroj podle nároku 7, vyznačující se tím, že obsahuje8. Endoscopic device according to claim 7, characterized in that it contains - fotonásobič (68) pro detekci dvoufotonové epi-fluorescenční excitace, který je uspořádaný v dráze svazku odraženého od třetího dichroického zrcadla (63), a- a photomultiplier (68) for detecting two-photon epi-fluorescence excitation, which is arranged in the path of the beam reflected from the third dichroic mirror (63), and - fotonásobič (72) pro detekci koherentního Ramanova rozptylu, který je uspořádaný v dráze svazku, který prochází třetím dichroickým zrcadlem (63).- a photomultiplier (72) for detecting coherent Raman scattering, which is arranged in the path of the beam passing through the third dichroic mirror (63). 9. Endoskopický přístroj podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že obsahuje hranol (87) uspořádaný v dráze svazku přiváděného z modulu (20) pro korekci polarizace světla mezi modulem (20) pro korekci polarizace světla a druhým dichroickým zrcadlem (62).9. Endoscopic device according to claim 7 or 8, characterized in that it contains a prism (87) arranged in the path of the beam supplied from the module (20) for correcting the polarization of light between the module (20) for correcting the polarization of light and the second dichroic mirror (62) . -8 CZ 309415 B6-8 CZ 309415 B6 10. Endoskopický přístroj podle nároku 7 nebo 8 nebo 9, vyznačující se tím, že obsahuje kalibrační modul (50) pro kalibraci endoskopického přístroje zaostřením svazků přiváděných do kompozitního optického vlákna do oblasti před distálním koncem kompozitního optického vlákna.10. An endoscopic device according to claim 7 or 8 or 9, characterized in that it contains a calibration module (50) for calibrating the endoscopic device by focusing the beams fed into the composite optical fiber to the region in front of the distal end of the composite optical fiber. 3 výkresy3 drawings
CZ2021-489A 2021-10-24 2021-10-24 Composite optical fibre for holographic endoscopy CZ309415B6 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-489A CZ309415B6 (en) 2021-10-24 2021-10-24 Composite optical fibre for holographic endoscopy
PCT/CZ2022/050104 WO2023066415A1 (en) 2021-10-24 2022-10-21 Composite optical fiber for holographic endoscopy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021-489A CZ309415B6 (en) 2021-10-24 2021-10-24 Composite optical fibre for holographic endoscopy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2021489A3 CZ2021489A3 (en) 2022-12-14
CZ309415B6 true CZ309415B6 (en) 2022-12-14

Family

ID=84388947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021-489A CZ309415B6 (en) 2021-10-24 2021-10-24 Composite optical fibre for holographic endoscopy

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ309415B6 (en)
WO (1) WO2023066415A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1558527A (en) * 1977-07-21 1980-01-03 Standard Telephones Cables Ltd Optical fibre
WO2008118177A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Finisar Corporation Optical coupler including mode-mixing
EP2960673A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Kabushiki Kaisha Topcon Electronic distance meter
WO2018200255A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Raytheon Company Composite graded-index fiber mode field adaptor for high-aspect-ratio core optical fibers
US20200379169A1 (en) * 2018-02-27 2020-12-03 Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd. Mode controller

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120010513A1 (en) * 2010-07-08 2012-01-12 Wong Stephen T C Chemically-selective, label free, microendoscopic system based on coherent anti-stokes raman scattering and microelectromechanical fiber optic probe
CN207366785U (en) * 2017-09-14 2018-05-15 浙江大学 Probe based on optical-fiber type iris filter extended focal depth
CN110764248B (en) * 2019-09-26 2021-09-24 浙江大学 Probe with optimized focal depth, working distance and axial light intensity uniformity

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1558527A (en) * 1977-07-21 1980-01-03 Standard Telephones Cables Ltd Optical fibre
WO2008118177A1 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Finisar Corporation Optical coupler including mode-mixing
EP2960673A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Kabushiki Kaisha Topcon Electronic distance meter
WO2018200255A1 (en) * 2017-04-26 2018-11-01 Raytheon Company Composite graded-index fiber mode field adaptor for high-aspect-ratio core optical fibers
US20200379169A1 (en) * 2018-02-27 2020-12-03 Adamant Namiki Precision Jewel Co., Ltd. Mode controller

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.E.B. Flaes et al. Robustness of Light-Transport Processes to Bending Deformations in Graded-Index Multimode Waveguides. Physical Review Letters. American Physical Society, 6.6.2018, 2018, Vol. 120, No. 233901, p. 1-5, ISSN 1079-7114 *
T. Pikálek et al. Suppression of the non-linear background in a multimode fibre CARS endoscope. Biomedical Optics Express. Optica Publishing Group, 20.1.2022, 2022, Vol. 12, No. 2, p. 862-874, ISSN 2156-7085, str. 863 Obr. 1 *
Yi Zhang et al. High-resolution photoacoustic endoscope through beam self-cleaning in a graded index fiber. Optics Letters. Optical Society of America, 29.7.2019, 2019, Vol. 44, No. 15, p. 3841-3844, ISSN 0146-9592 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2021489A3 (en) 2022-12-14
WO2023066415A1 (en) 2023-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6441356B1 (en) Fiber-coupled, high-speed, angled-dual-axis optical coherence scanning microscopes
US8585587B2 (en) Determining phase variation of light in an endoscope
US7414729B2 (en) System and method for coherent anti-Stokes Raman scattering endoscopy
ES2672633T3 (en) Acoustic-optical tunable filter element
US11965831B2 (en) Methods and systems for stimulated emission depletion microscopy
US20080304144A1 (en) Surgical microscope having an OCT-system
US10932668B2 (en) Optical probe and method of operating the optical probe
US7554664B2 (en) Laser scanning microscope
US20030230710A1 (en) Microscope, particularly a laser scanning microscope with adaptive optical arrangement
US10337995B2 (en) Systems and methods for oblique laser scanning
TWI670465B (en) Confocal measurement device
JP6850684B2 (en) Optical measuring device
US7130042B2 (en) Dual axis fluorescence microscope with modulated input
JPH11119106A (en) Laser scanning microscope
WO2020196783A1 (en) Confocal microscope unit and confocal microscope
JP5213417B2 (en) Surgical microscope with OCT system
US11448551B2 (en) Optical arrangement for a spectroscopic imaging method and spectroscopic imaging method
CZ309415B6 (en) Composite optical fibre for holographic endoscopy
JP2012202910A (en) Reflected light measuring apparatus
US10473905B2 (en) Microscope having an optical coherence tomography device
Carlsson et al. Use of UV excitation in confocal laser scanning fluorescence microscopy
WO2022085628A1 (en) Nonlinear raman scattering endoscope using optical fiber bundle
US20240133674A1 (en) High-resolution handheld oct imaging system
JP7230052B2 (en) Spectral reflectance interferometry system and method with pointer mode for combined imaging and spectroscopic analysis
Heffernan et al. Stimulated emission depletion microscopy with polarization-maintaining fiber