CN112285837A - 一种光纤透镜 - Google Patents

一种光纤透镜 Download PDF

Info

Publication number
CN112285837A
CN112285837A CN202011222868.8A CN202011222868A CN112285837A CN 112285837 A CN112285837 A CN 112285837A CN 202011222868 A CN202011222868 A CN 202011222868A CN 112285837 A CN112285837 A CN 112285837A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
optic fibre
extension
lens
graded
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN202011222868.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李涛
明良裕
吴振英
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Agesi Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan Agesi Technology Co ltd
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 Wuhan Agesi Technology Co ltd filed Critical Wuhan Agesi Technology Co ltd
Publication of CN112285837A publication Critical patent/CN112285837A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
    • G02B6/2551—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding using thermal methods, e.g. fusion welding by arc discharge, laser beam, plasma torch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本发明涉及一种光纤透镜，包括单模光纤、扩展光纤、渐变折射率光纤，所述扩展光纤和所述渐变折射率光纤分别具有第一端和第二端，所述扩展光纤的第一端与所述单模光纤熔接，所述扩展光纤的第二端与所述渐变折射率光纤的第一端熔接，所述渐变折射率光纤的第二端具有倾斜反射面。与现有技术相比，所述光纤透镜具有如下有益效果：通过扩展光纤将入射光束扩大形成大光斑光束，进一步采用渐变折射率光纤进行聚焦，透镜表面的出射光斑会变大，因为光斑越大，聚焦焦距越大，从而形成的焦距变大，从而使得光纤透镜与无扩展光纤的透镜相比，最优分辨率范围较明显增加，从而使得OCT成像在较大管径的管腔中也有较高的分辨率。

Description

一种光纤透镜
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种光纤透镜。
背景技术
微成像技术已经发展了很长时间了。为了观察生物组织、微生物组织和了解材料的结构，人们发展了多种成像技术，例如：X光技术及层析技术、核磁共振技术、超声、正电子辐射层析技术及光学干涉断层成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)等。
OCT技术中的光源主要采取红外或近红外光(700-1300nm)，该波段的光比较容易透过某种生物类混浊介质，对生物活体无辐射伤害，可以在体活检中有独特优势，在眼科等领域得到广泛的应用。但是对于血管、食道等领域由于检测手段的限制，而没有得到大规模的应用。血管内OCT成像系统是最近几年才开始发展起来的，它主要结合了光学成像、机械扫描、信号处理等技术，是多学科交叉结合的产物。目前OCT成像系统对于大于4mm的管腔扫描成像，存在分辨率无法保证的问题。对于管腔较大的人体组织分辨存在一定困难。故而增加探头景深以及分辨率是OCT所发展的一个方向。
发明内容
为了解决现有的OCT成像系统对管径较大的管腔存在分辨率不高的问题，本发明提供了一种光纤透镜。
本发明的光纤透镜包括单模光纤、扩展光纤、渐变折射率光纤，所述扩展光纤和所述渐变折射率光纤分别具有第一端和第二端，所述扩展光纤的第一端与所述单模光纤熔接，所述扩展光纤的第二端与所述渐变折射率光纤的第一端熔接，所述渐变折射率光纤的第二端具有倾斜反射面。
进一步的，所述扩展光纤选自多模光纤和无芯光纤的至少一种。
进一步的，所述扩展光纤的长度为330μm～380μm。
进一步的，所述渐变折射率光纤的长度为310μm～360μm。
进一步的，所述倾斜反射面的角度为36度～42度。
进一步的，所述倾斜反射面的外侧具有反射面保护套。
进一步的，所述光纤透镜外侧还具有光纤透镜保护套。
进一步的，所述光纤透镜保护套的直径为500μm～550μm。
进一步的，所述光纤透镜保护套和所述光纤透镜之间具有透明填充胶。
进一步的，所述光纤透镜保护套的材质为塑料或玻璃。
与现有技术相比，所述光纤透镜具有如下有益效果：通过扩展光纤将入射光束扩大形成大光斑光束，进一步采用渐变折射率光纤进行聚焦，透镜表面的出射光斑会变大，因为光斑越大，聚焦焦距越大，从而形成的焦距变大，从而使得光纤透镜与无扩展光纤的透镜相比，最优分辨率范围较明显增加，从而使得OCT成像在较大管径的管腔中也有较高的分辨率。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的光纤透镜结构图；
图2是透镜光路示意图，2a是增加扩展光纤的透镜光路示意图，2b是未增加扩展光纤的透镜光路示意图；
图3是本发明另一个具体实施方式的光纤透镜结构图。
附图标记说明：
1-单模光纤，2-扩展光纤，3-渐变折射率光纤，31-倾斜反射面，4-被探测物，5-反射面保护套，6-光纤透镜保护套，7-透明填充胶。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
如图1所示，本发明提供的光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。
单模光纤：光纤中就只有一个波峰通过,故称为单模光纤,它的芯子很细,约为8一10微米，模式色散很小。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。其中，扩展光纤2选自多模光纤和无芯光纤的至少一种，即扩展光纤2可以是多模光纤、无芯光纤、或多模光纤和无芯光纤的组合。扩展光纤的纤芯直径为50μm、62.5μm、110μm，优选110μm。扩展光纤2的长度为330μm～380μm，具体的，可以为330μm、340μm、350μm、360μm、370μm、380μm。
单模光纤纤芯直径为8-9μm，优选8.4μm。
渐变折射率光纤3的纤芯直径为50μm、62.5μm、110μm，优选110μm。渐变折射率光纤3的长度为310μm～360μm。具体的，可以为310μm、320μm、330μm、340μm、350μm、360μm。
单模光纤、扩展光纤、渐变折射率光纤纤芯材质为掺有极少量掺杂剂(GeO2，P2O5)的SiO2；包层材质为掺有极少量掺杂剂(如B2O3)的SiO2。
渐变折射光纤3的倾斜反射面31是研磨形成的反射面，其角度为36度～42度。具体的，可以为36度、37度、38度、39度、40度、41度、42度。
如图2a所示，光从单模光纤1进入扩展光纤2后，光束被扩大形成大光斑光束，然后大光斑光束进入渐变折射率光纤3进行聚焦，然后光束经过渐变折射率光纤上的倾斜反射面反射后从渐变折射率光纤的侧面射出。相对于图2b中无扩展光纤的情况，透镜表面的出射光斑会变大。因为光斑越大，聚焦焦距越大，且分辨率与被探测物体表面的光斑大小成反比，既光路越狭小，分辨率越高，从而使得图a中最优分辨率范围较图b明显增加，从而使得OCT成像在较大管径的管腔中也有较高的分辨率。
如图3所示，进一步的，倾斜反射面31的外侧具有反射面保护套5，用于防止反射面的磨损，材质为透明的塑料或玻璃。、
进一步的，光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。其中，光纤透镜保护套6的直径为500μm～550μm，具体的，可以为500μm、510μm、520μm、530μm、540μm、550μm。由于扩展光纤2扩束后的光束聚焦和透镜柱面聚焦不一致，输出的光斑会是长椭圆形，经过透镜保护套6的柱面曲率补偿，输出光斑由长椭圆形变为圆形。另外，光束从光纤柱面出射，柱面对光束有汇聚作用，通过保护套的柱面曲率补偿，尽可能减小柱面汇聚作用，保证焦距足够大，从而在较远处可以获得清晰成像。再者，光纤透镜保护套6还可以有效保护光纤透镜，确保在轻微碰撞之后不会损坏。光线透镜保护套6的材质为透明的塑料或玻璃。
进一步的，光纤透镜保护套6和光纤透镜之间具有透明填充胶7，例如UV胶，透明填充胶7将光纤透镜保护套6固定到光纤透镜。
实施例1
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为多模光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，多模光纤纤芯直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。多模光纤的长度为330μm，渐变折射率光纤的长度为320μm，倾斜反射面31的角度为37度，光纤透镜保护套6的直径为500μm。
实施例2
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为无芯光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，无芯光纤直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。无芯光纤的长度为360μm，渐变折射率光纤的长度为340μm，倾斜反射面31的角度为39度，光纤透镜保护套6的直径为530μm。
实施例3
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为多模光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，多模光纤纤芯直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。多模光纤的长度为340μm，渐变折射率光纤的长度为310μm，倾斜反射面31的角度为40度，光纤透镜保护套6的直径为510μm。
实施例4
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为无芯光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，无芯光纤直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。无芯光纤的长度为350μm，渐变折射率光纤的长度为350μm，倾斜反射面31的角度为38度，光纤透镜保护套6的直径为520μm。
实施例5
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为无芯光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，无芯光纤直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。无芯光纤的长度为380μm，渐变折射率光纤的长度为330μm，倾斜反射面31的角度为36度，光纤透镜保护套6的直径为550μm。
实施例6
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为多模光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，多模光纤纤芯直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。多模光纤的长度为370μm，渐变折射率光纤的长度为360μm，倾斜反射面31的角度为42度，光纤透镜保护套6的直径为540μm。
对比例1
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2渐变折射率光纤3，渐变折射率光纤3具有第一端和第二端，渐变折射率光纤3的第一端与单模光纤1熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为多模光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，多模光纤纤芯直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。多模光纤长度为320μm，渐变折射率光纤的长度为370μm，倾斜反射面31的角度为39度，光纤透镜保护套6的直径为530μm。
对比例2
光纤透镜包括：单模光纤1、扩展光纤2、渐变折射率光纤3，扩展光纤2和渐变折射率光纤3分别具有第一端和第二端，扩展光纤2的第一端与单模光纤1熔接，扩展光纤2的第二端与渐变折射率光纤3的第二端熔接，渐变折射率光纤3的第二端具有倾斜反射面31。光纤透镜的外侧还具有光纤透镜保护套6，其为圆柱形。
其中，扩展光纤2为多模光纤。单模光纤纤芯直径为8.4μm，多模光纤纤芯直径为110μm，渐变折射率光纤纤芯直径为110μm。多模光纤长度为330μm，渐变折射率光纤的长度为365μm，倾斜反射面31的角度为34度。
使用上述实施例和对比例的光纤透镜对腔体深度为6mm的表面进行进行探测，得到的成像分辨率结果如表1所示：
表1不同实施例和对比例的光纤透镜的成像分辨率
光纤透镜 成像分辨率(μm)
实施例1 19.3
实施例2 17.5
实施例3 19.7
实施例4 18.7
实施例5 17.5
实施例6 19.7
对比例1 22.1
对比例2 22.7
由表1的结果可知，本发明涉及的光纤透镜通过在单模光纤和渐变折射率光纤之间熔接扩展光纤，进一步优化扩展光纤的长度、渐变折射率光纤的长度、以及倾斜反斜面的角度等参数，使得6个实施例中的光纤透镜在6mm的表面探测的分辨率大大提高，即由22.1μm提高到17.5-19.7μm(其中，成像分辨率的数字越小表示分辨率越大)从而使得OCT成像在较大管径的管腔中也能有较高的分辨率。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种光纤透镜，其特征在于，包括单模光纤、扩展光纤、渐变折射率光纤，所述扩展光纤和所述渐变折射率光纤分别具有第一端和第二端，所述扩展光纤的第一端与所述单模光纤熔接，所述扩展光纤的第二端与所述渐变折射率光纤的第一端熔接，所述渐变折射率光纤的第二端具有倾斜反射面。
2.根据权利要求1所述的光纤透镜，其特征在于，所述扩展光纤选自多模光纤和无芯光纤的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光纤透镜，其特征在于，所述扩展光纤的长度为330μm～380μm。
4.根据权利要求1所述的光纤透镜，其特征在于，所述渐变折射率光纤的长度为310μm～360μm。
5.根据权利要求1所述的光纤透镜，其特征在于，所述倾斜反射面的角度为36度～42度。
6.根据权利要求1所述的光纤透镜，其特征在于，所述倾斜反射面的外侧具有反射面保护套。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光纤透镜，其特征在于，所述光纤透镜外侧还具有光纤透镜保护套。
8.根据权利要求7所述的光纤透镜，其特征在于，所述光纤透镜保护套的直径为500μm～550μm。
9.根据权利要求7所述的光纤透镜，其特征在于，所述光纤透镜保护套和所述光纤透镜之间具有透明填充胶。
10.根据权利要求7所述的光纤透镜，其特征在于，所述光纤透镜保护套的材质为塑料或玻璃。
CN202011222868.8A 2019-11-28 2020-11-05 一种光纤透镜 Pending CN112285837A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911190732 2019-11-28
CN2019111907320 2019-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112285837A true CN112285837A (zh) 2021-01-29

Family

ID=74350574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011222868.8A Pending CN112285837A (zh) 2019-11-28 2020-11-05 一种光纤透镜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112285837A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114931358A (zh) * 2022-04-06 2022-08-23 上海健康医学院 一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445939B1 (en) * 1999-08-09 2002-09-03 Lightlab Imaging, Llc Ultra-small optical probes, imaging optics, and methods for using same
CN1650206A (zh) * 2002-04-08 2005-08-03 奥普托古纳股份有限公司 用于单模光纤并具有渐变折射率光纤段的光准直器、展阔芯型单模光纤、以及相应的制造方法
US20120002919A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Yu Liu Fiberoptic device with long focal length gradient-index or grin fiber lens
CN108388016A (zh) * 2018-05-16 2018-08-10 北京图湃影像科技有限公司 一种基于渐变折射率透镜的OCT光学4f扩束系统
CN108919422A (zh) * 2018-08-02 2018-11-30 苏州席正通信科技有限公司 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6445939B1 (en) * 1999-08-09 2002-09-03 Lightlab Imaging, Llc Ultra-small optical probes, imaging optics, and methods for using same
CN1650206A (zh) * 2002-04-08 2005-08-03 奥普托古纳股份有限公司 用于单模光纤并具有渐变折射率光纤段的光准直器、展阔芯型单模光纤、以及相应的制造方法
US20120002919A1 (en) * 2010-07-02 2012-01-05 Yu Liu Fiberoptic device with long focal length gradient-index or grin fiber lens
CN108388016A (zh) * 2018-05-16 2018-08-10 北京图湃影像科技有限公司 一种基于渐变折射率透镜的OCT光学4f扩束系统
CN108919422A (zh) * 2018-08-02 2018-11-30 苏州席正通信科技有限公司 一种渐变折射率透镜光纤的制作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114931358A (zh) * 2022-04-06 2022-08-23 上海健康医学院 一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1219479A (en) Optical system
EP2329759B1 (en) System and method for optical coherence imaging
JP6823091B2 (ja) 非点収差補正のための反射構成要素を有する光学プローブ
JP6821718B2 (ja) 光学補正構成要素を有する光学プローブ
US10561303B2 (en) Optical probes with correction components for astigmatism correction
EP2972535B1 (en) Optical fiber beam directing systems and apparatuses
JP6726326B2 (ja) 非点収差補正を伴う光学プローブ
US20180177404A1 (en) Gradient Index Lens Assembly-Based Imaging Apparatus, Systems and Methods
US20140212091A1 (en) Optical probe
US20180303327A1 (en) Fiber optic correction of astigmatism
CN112285837A (zh) 一种光纤透镜
JP2014094121A (ja) 光伝達装置及び光学素子
CN214669715U (zh) 一种探头用光纤一体化透镜及内窥镜成像系统
US10605983B2 (en) Noise reduction collimator and imaging catheter system
CN216365006U (zh) 一种旋转内窥oct探头
JP2014094123A (ja) 光伝達装置及び光学素子
CN113796831A (zh) 一种旋转内窥oct探头
CN117084628A (zh) 多焦点的多模态成像导管
JPH05142485A (ja) 内視鏡照明光学系
Lux et al. 3D nanoprinted catadioptric fiber sensor for dual-axis distance measurement during vitrectomy
CN117122283A (zh) 一种双透镜大焦深散光矫正oct探头
JPH06160735A (ja) 接触型内視鏡

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210129