CN116157667A - 光学元件 - Google Patents

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R·麦克劳格林
S·蒂勒
A·赫科默
H·吉森
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Universitaet Stuttgart
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Universitaet Stuttgart
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Abstract

提供一种光学元件(100)，该光学元件(100)包括用于发射和/或接收电磁辐射的第一表面(102)，该第一表面被布置为光学耦合到或被光学耦合到具有轴线的光学纤维(104)的一部分。光学元件(100)包括第二表面(106)，该第二表面(106)被定位为在横向于光学纤维(104)的轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射，其中光学元件(100)具有第一焦距和第二焦距，该第一焦距用于由第二表面(106)的内部分发射和/或接收的电磁辐射，该第二焦距用于由第二表面(106)的外部分发射和/或接收的电磁辐射，第一焦距和第二焦距是不同的焦距。也提供一种形成包括光学元件(100)并进一步包括耦合到光学元件的光学纤维的光学装置的方法。

Description

光学元件
技术领域
本发明广泛地涉及一种光学元件并且特别地(但不是排他地)涉及一种用于光学纤维的光学元件，诸如透镜，并且该光学元件可以形成生物医学装置的部分。
背景技术
光学成像和表征技术对医疗装置应用越来越感兴趣。光学纤维和光学纤维部件的使用使能够设计用于这种装置的小型光学探头，该小型光学探头可以被插入组织或体腔中以用于成像或表征目的，同时与常规的较大型装置相比侵入性小。这种装置可以适合于表征或成像或同时使用不同技术，并且甚至可以使用单个光学纤维以传送与不同技术相关联的光学信号。使用单个纤维实现不同的成像和表征技术使能够使用微型装置进行同一位置的测量和成像，其提高精细狭窄管腔器官(诸如冠状动脉和小气道)的可及性。
最近已经开发用于光学相干断层扫描(OCT)的光学探头，其中OCT信号由双包层光学纤维的纤芯捕获。同一双包层光学纤维的内包层已经用于同时引导与包括光谱技术，诸如荧光和吸收光谱的其他表征技术相关联的光学信号或强度。这种基于单个纤维的OCT+荧光技术已经成功用于动物和人类的血管。该技术是用于提供高风险斑块的准确诊断的有前途的候选者，该高风险斑块是心脏病发作的主要前兆病变。
然而，OCT所具有的光学要求与荧光技术的光学要求形成对比。为了提供高质量的OCT数据或图像，需要具有低数值孔径的聚焦光学器件以实现长工作距离(和大景深)，而荧光技术受益于大数值孔径以便提高荧光辐射的收集效率。然而，具有大数值孔径的透镜的探头通常具有小的景深。因此，对于荧光技术具有理想光学特性的探头不具有对于OCT技术的理想特性。其他光学技术也具有其光学系统的特定最佳配置，并且这些在多种技术在单个系统内实施时可能发生冲突。这些光学技术包括OCT、荧光、共焦显微镜、多光子显微镜、漫射光学层析成像、全内反射荧光显微镜、相位对比显微镜、受激发射耗尽显微镜、近场扫描光学显微镜、差分干涉对比显微镜、二次谐波成像显微镜、反射光谱、拉曼光谱和光学相干弹性成像。
需要技术进步。
发明内容
在本发明的第一方面，提供一种光学元件，该光学元件包括：
用于发射和/或接收电磁辐射的第一表面，该第一表面被布置为光学耦合到或被光学耦合到光学纤维的一部分，该光学纤维具有轴线；和
第二表面，定位为在横向于光学纤维的轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射；
其中光学元件具有第一焦距和第二焦距，该第一焦距用于由第二表面的内部分发射和/或接收的电磁辐射，该第二焦距用于由第二表面的外部分发射和/或接收的电磁辐射，第一焦距和第二焦距是不同的焦距。
光学元件可以被一体形成。
第二表面的外部分可以完全围绕第二表面的所述内部分。
第一表面和第二表面中的一个或每个可以包括一个或多个连续的表面部分，该连续的表面部分可以是光滑的表面部分。
在一些实施例中，焦距可以被限定为电磁辐射波长的函数。在一个实施例中，第一焦距大于第二焦距。在这种情况下，与第二表面的内部分相关联的景深大于与第二表面的外部分相关联的景深。
光学元件可以被布置为使得在第二表面的内部分内接收的电磁辐射的至少一部分或大部分被引导到光学纤维的中心区域，诸如芯区域，并且在第二表面的外部分内接收的电磁辐射的至少一部分或大部分被引导到光学纤维的围绕中心区域的区域，诸如光学纤维的包层或内包层区域。
因此，根据本发明的实施例的光学元件为由第二表面的外部分接收的电磁辐射和由第二表面的内部分接收的电磁辐射提供至少部分分离的路径。
本发明的实施例的优点在于，针对不同光学测量技术可以定制透镜的每个部分的光学特性。这与仅具有单个焦距的透镜系统相比具有优势，其中多种技术的不同光学要求可能导致次优性能。例如，OCT是光学技术，其中可期望具有大景深，这可能与大焦距相关联。相反，在随机方向上发射的荧光辐射的检测要求大数值孔径以实现高灵敏度测量。这可能与小焦距相关联。第二表面的内部分可以在电磁辐射的每个波长处具有大焦距，这在与OCT一起使用时实现大景深。外部分可以在电磁辐射的每个波长处具有短焦距，这实现大数值孔径，从而允许由外部分高效收集荧光辐射。
在一个实施例中，光学纤维可以包括用于OCT测量的内芯和用以收集荧光辐射的内包层。
在一个实施例中，外部分所具有的焦距导致数值孔径比内部分的数值孔径大至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或甚至0.8。
光学元件在沿着光学纤维的轴线的方向上可以具有任何合适的直径，但在本发明的特定实施例中，该光学元件所具有的直径小于1mm、0.5mm、0.2mm或甚至0.1mm。
光学元件的第二表面可以被限制在圆内，并且所具有的直径可以小于1mm、0.5mm、0.2mm或甚至0.1mm。第二表面的内部分可以被限制在圆内，并且所具有的直径可以小于1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm或甚至小于0.01mm。第二表面的外部分也可以被限制在圆内，并且所具有的外直径可以小于1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm或甚至小于0.01mm。
光学元件可以被布置为使得第二表面被定位为在基本上垂直于光学纤维的轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射。
光学元件的第二表面可以是球面或非球面透镜、轴锥透镜、菲涅耳透镜、全内反射透镜、衍射光学元件、金属透镜或其组合的表面，并且可以被布置为校正色差和/或球面像差和/或像散。例如，光学元件的内部分和外部分可以包括菲涅耳透镜的不同区，或者可以包括不同曲率的透镜部分。进一步，光学元件可以包括用于校正色差或用于辐射的波长特定分离的光栅。
光学元件可以进一步包括至少一个反射表面，该反射表面可以是具有反射涂层、二向色涂层的表面，或者可以是被定位为电磁辐射的全内反射的表面。至少一个反射表面可以被布置为在沿着光学纤维的轴线的方向与横向于光学纤维的轴线的方向之间引导电磁辐射。
在一些实施例中，反射表面是平面的。在替代实施例中，反射表面包括非平面的平滑表面部分。反射表面也可以是分段连续的。
反射表面可以被成形为校正光学像差，或者可以具有聚焦或散焦功能。光学像差的一个示例可能由电磁辐射必须穿过以便进行光学测量的其他表面引起的，诸如封闭的导管护套。
光学元件可以被布置为直接耦合或间接光学和机械耦合到光学纤维。
通过优化第二表面的外部分和内部分的直径的比率可以减少由第二表面的外部分接收的光学信号与由第二表面的内部分接收的光学信号之间的光学信号的噪声或串扰。例如，第二表面的外部分和内部分的外直径的比率可以是3:1。
在光学元件100包括布置用于全内反射的反射表面的实施例中，通过优化在全内反射表面与光学纤维的轴线之间的角度可以减少由第二表面的外部分接收的光学信号与由第二表面106的内部分接收的光学信号之间的光学信号的噪声或串扰。例如，全内反射表面的角度可以是电磁辐射的选择波长的临界角度，使得一些波长将不经历全内反射。
附加地或替换地，通过在反射表面上或在第二表面的内部分与外部分之间使用隔离元件可以减少在由第二表面106的外部分接收的光学信号与由第二表面的内部分接收的光学信号之间的光学信号的噪声或串扰。隔离元件可以反射或吸收特定波长范围内的电磁辐射。
光学元件可以使用任何合适的方法形成，但是在特定实施例中，该光学元件使用3D打印工艺形成，诸如多光子光刻。在本实施例中，光学元件100被直接形成在光学纤维的端部分上，或者可以单独形成。光学元件可以由任何合适的材料形成，诸如感光材料，)，并且在特定实施例中，该光学元件由“Nanoscribe IP-S”形成。
在本发明的第二方面，提供一种光学装置，其包括根据本发明的第一方面的光学元件和耦合到光学元件的光学纤维的。
光学纤维可以是任何合适的类型，但是在一个实施例中，该光学纤维是无芯光学纤维。光学纤维可以包括涂层，诸如以下涂层：包括所具有的折射率类似于光学纤维的外部分的折射率的材料，但是被选择为吸收感兴趣的特定波长范围内的电磁辐射，以便降低在特定波长范围内的杂散电磁辐射的影响。
在本发明的第三方面，提供一种形成根据本发明的第二方面的光学装置的方法，该方法包括以下步骤：
为光学元件提供设计；
提供光学纤维并将光学纤维的端部分相对于多光子3D打印系统定位；和
根据提供的设计，指示多光子3D打印系统以形成光学元件。
本发明通过以下对本发明的具体实施例的描述将被更充分地理解。参见附图来提供描述。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光学元件的显微镜图像；
图2是图1中所示的光学元件的示意性侧视图；
图3是图1中所示的光学元件的示意性俯视图；
图4(a)至图4(d)例示根据本发明的实施例的光学部件；
图5是示出使用根据本发明的实施例的装置获得的测量数据的曲线图；
图6(a)-图6(c)是使用根据本发明的实施例的装置获得的图像；
图7例示根据本发明的另一实施例的光学元件；和
图8是例示根据本发明的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
首先参见图1至图3，现在描述根据本发明的实施例的光学元件100。光学元件100具有第一表面102，该第一表面102用于发射和/或接收电磁辐射并且被光学耦合到光学纤维104的端部分。在该实施例中，光学纤维104是拼接到双包层光学纤维105的无芯纤维。光学元件100被直接形成在光学纤维104的端部分上。
光学元件100也具有第二表面106，该第二表面106被定位为在横向于光学纤维104的轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射。在该实施例中，第二表面106被定位为在基本上垂直于光学纤维104的轴线的方向上发射和接收电磁辐射。
光学元件100具有第一焦距和第二焦距，该第一焦距用于由第二表面106的内部分发射和/或接收的电磁辐射，该第二焦距用于由第二表面106的外部分发射和/或接收的电磁辐射。第一焦距和第二焦距是不同的焦距。
第二表面106的内部分具有较大焦距和较大景深，这对于OCT成像是有利的。第二表面106的外部分与内部分相比具有更短焦距，但是具有允许高效收集荧光辐射的更大数值孔径。焦距的其他组合可以被选择。焦距的抉择可以被选择以优化光学元件100相对于一种或多种光学技术的光学性能。光学技术包括OCT、荧光、共焦显微镜、多光子显微镜、漫射光学层析成像、全内反射荧光显微镜、相位对比显微镜、受激发射耗尽显微镜、近场扫描光学显微镜、差分干涉对比显微镜、二次谐波成像显微镜、反射光谱、拉曼光谱和光学相干弹性成像。
第二表面106的内部分被布置为主要将接收的辐射(诸如OCT信号)引导到无芯纤维104的内部分，并且随后引导到光学纤维105的芯区域。第二表面106的外部分(与较大数值孔径相关联)被布置为主要将辐射(诸如荧光辐射)引导到无芯纤维104的外部分，并且随后引导到光学纤维105的内包层区域。例如，对于荧光测量，可实现的信噪比与收集锥的数值孔径有关。在该实施例中，第二表面106的外部分具有大于0.4的数值孔径，导致相对高的信噪比和相应的高灵敏度。
光学元件100被成形为使得使用在表面110处的全内反射将光从横向方向引导到沿着光学纤维104的轴线的方向。在所述实施例的变体中，表面110可以用具有反射或二向色的涂层的表面代替，并且表面110可以是自由曲面。
光学元件100可以被用于“侧视”内窥镜或血管内探头，该内窥镜或血管内探头通常被用在透明导管护套内，以便在检查期间在探头在其内移动时保护组织，并且也防止探头受到污染。这种透明护套光学地对应于负柱面透镜并且引起像散。表面110可以被成形为光学地校正像散。进一步，光学元件100可以包括光栅结构以校正色差或实现颜色分离。
光学元件100可以具有任何合适的尺寸。例如，光学元件100的第二表面106所具有的外直径可以在1mm至0.1mm或甚至更小的范围内。第一表面102所具有的外直径可以与光学元件100被耦合到的光学纤维104的外直径一致。例如，第一表面102所具有的外直径可以小于1.5mm至0.1mm或更小。
光学元件100可以被构造为使得第二表面106的内部分在500nm至1900nm的波长范围内具有0.5mm至2mm范围内的焦距。内部分可以具有任何合适的形状，但是在一个实施例中，该内部分是圆形，其所具有的外直径比第二表面106的外部分的外直径小10％-90％。
进一步，光学元件100可以被构造为使得第二表面106的外部分在400nm至1000nm的波长范围内具有0.1mm–0.5mm的焦距。光学元件100的外部分所具有数值孔径可以比内部分的数值孔径大至少0.1至0.8或更大。外部分可以具有任何合适的形状，但在本实施例中，该外部分是环形。
在一个实施例中，光学元件100被布置为减少或避免由光学元件100的外部分和内部分接收的辐射之间的串扰。这种可能对测量结果或图像质量有不利影响的串扰可以例如通过优化第二表面106的外部分的孔径的直径与内部分的孔径的直径之间的比率或者优化内部分和外部分的倾斜角度来减少。在一个示例中，倾斜角度的比率为3:1，并且倾斜角度被选择为使得具有选择的波长范围的辐射将不在光学元件100的反射表面处经历全内反射。
进一步，光学隔离元件(未示出)可以被使用，其选择性地吸收或过滤特定波长范围内的辐射。光学隔离元件可以例如被定位在接收的电磁辐射在其处被反射的表面处。附加地或替代地，涂层可以被涂敷到纤维104或105的外表面。涂层可以被布置为吸收不期望的辐射。例如，涂层可以被布置为吸收在光学纤维104或105的界面处全内反射的杂散辐射(stray radiation)。使用在光学纤维104或105的外部的涂层可以最小化或减少这种杂散辐射，该涂层具有类似于光学纤维104或105在外部的折射率的折射率，但是吸收在选择的波长范围内的光。
光学元件100可以使用3D打印工艺由光学透射材料一体形成，这将在下面更详细地描述。
现在参见图4(a)至图4(d)，现在描述可以形成第二表面106或光学元件100的透镜表面的示例。在每个示例中，透镜表面被成形为使得内部分具有较大焦距、较大景深和较小数值孔径，而外部分具有较短焦距、较大数值孔径和较短景深。
图4(a)是常规透镜402的示意性横截面图，该常规透镜402被示出以例示表面403的可能形状，该表面403可以形成以上参见图1至图3所示的光学元件100的第二表面106。表面403具有不均匀的曲率，导致内部分具有比外部分大的焦距。
图4(b)是菲涅耳透镜404的示意性横截面图，该菲涅耳透镜404被示出以例示表面405的可能形状，该表面405也可以形成以上参见图1至图3所示的光学元件100的第二表面106。表面405具有导致较大焦距的内菲涅耳区和导致较短焦距的外菲涅耳区。
图4(c)是具有表面407的超透镜406的示意性横截面图，该表面407也可以形成以上参见图1至图3所示的光学元件100的第二表面106。表面407被构造为使得内部分具有比外部分大的焦距。
作为另一替代方案，表面407例如可以是衍射光学元件(DOE)的表面，该衍射光学元件具有衍射特性，该衍射特性导致内部分比外部分大的焦距。
图4(d)是包括多于一种类型的透镜的第二表面106的示意性横截面图。在该示例中，外部分108是全内反射(TIR)透镜，并且内部分109是折射透镜。TIR透镜的每个TIR面使用TIR以将光重新引导到光学元件100，如图4(d)的放大插图所示。穿过透镜的外部分的光可以附加地在透镜的表面处折射。在透镜中使用折射和TIR的组合具有实现具有大数值孔径的高度紧凑光学设计的优点。
作为另一示例，第二表面106的内部分可以是衍射光学元件，并且第二表明106的外部分可以是折射透镜。
图5是例示用根据本发明的包括光学元件的装置检测的荧光辐射502的强度与使用现有技术装置检测的荧光辐射504的强度相比的曲线图。图5例示根据本发明的包括光学元件的装置能够比使用现有技术装置进行更高灵敏度荧光测量，这是与根据本发明的实施例的光学元件的第二表面的外部分相关联的高数值孔径的结果。相反，第二表面的内部分的景深对于OCT成像是有利的。
本领域技术人员将理解，根据本发明的实施例的光学元件可以被用于各种应用并且不限于用于OCT和荧光成像。例如，光学元件也可以被用于自动荧光成像、自动荧光感测、使用造影剂的荧光成像、使用造影剂的荧光感测、共焦显微镜、多光子显微镜、漫射光学层析成像、全内反射荧光显微镜、相位对比显微镜、受激发射耗尽显微镜、近场扫描光学显微镜、差分干涉对比显微镜、二次谐波成像显微镜、反射光谱、拉曼光谱和光学相干弹性成像。
图6(a)是使用根据本发明的实施例的包括光学元件的装置获得的示例性合并OCT和自动荧光图像。图6(b)和图6(c)分别示出相应的OCT图像和自动荧光图像。图像示出用本发明的示例获得的动脉粥样硬化斑块。如图6(a)和图6(c)中所示，检测的荧光辐射的高强度证实6-9点钟的斑块。在该实施例中，光学元件的内部分被设计为最佳地透射带宽大于50nm的辐射，并且光学元件的外部分可以被设计为最佳地透射带宽超过20nm的辐射。
图7例示根据本发明的另一实施例的光学元件700。在该示例中，光学元件700的第二表面704的内部分702是衍射光学元件(DOE)的表面，并且已经针对彩色共焦成像进行优化并且允许在不同位置聚焦不同波长范围。在图7中，不同波长范围由不同的灰色阴影表示。因此，使用分光计(未示出)可以检测深度分辨共焦信号，该分光计将来自各种波长的信号分离到检测器(未示出)的不同像素。第二表面704的外部分706也可以是DOE的表面，或者例如可以是比内部分702具有更短焦距和更大数值孔径的菲涅耳区。
本领域技术人员将理解，根据本发明的实施例的光学元件可以被用于检查生物组织，并且可以被用于体内和体外。例如，光学元件可以被用于血管内成像、诊断和治疗，并且也可以被用于其他内窥镜应用，例如用于检查消化系统、呼吸系统、泌尿系统和生殖系统以及耳朵，以及用于诊断和治疗癌症和其他疾病。替代地，光学元件可以被用于检查任何类型的物体，包括例如管道、储罐或其他结构。
进一步，根据本发明的实施例的光学元件和光学耦合到光学元件的光学纤维的至少一部分可以被定位在金属管或针内，该金属管或针具有至少对电磁辐射是透射的入口。
进一步，光学元件可以不必被用于与不同测量或成像技术相关联的同时测量。光学元件也可以被用于使用单个技术获取多个测量值或图像，其中光学元件的内部分和外部分针对不同获取参数进行优化。例如，光学元件的第二表面的内部分和外部分可以被优化以用于在对象内或感兴趣的组织内的不同深度处获取荧光辐射。
现在描述根据本发明的实施例的形成光学装置的方法800。光学装置包括光学纤维，在该实施例中，光学元件被形成在该光学纤维上。光学元件可以例如是上述光学元件100。
方法800包括为光学元件提供设计的初始步骤802。步骤802包括例如通过使用光学设计软件“Zemax”来设计光学元件，并以计算机辅助设计(CAD)文件格式导出得到的设计。进一步，使用软件“Solidworks”(法国达索系统公司)可以进一步完善设计。
方法800进一步包括步骤804，提供光学纤维并将光学纤维的端部分相对于多光子3D打印系统定位。步骤804可以包括提供拼接到双包层或单模光学纤维的一段无芯光学纤维或阶跃折射率光学纤维。
进一步，方法800包括根据提供的设计指示多光子光刻系统以3D打印光学元件的步骤806。
多光子光刻系统允许将光学元件直接打印到光学纤维的端部。在使用合适的纤维保持器将光学纤维安装在多光子光刻系统中之后，系统相对于光学纤维的端部对准，这可以通过将光引导到光学纤维的相对端来促进。然后，使用CCD摄像机可以识别光学纤维的另一端。然后，光学元件被打印到光学纤维的端部，从而使用合适的感光材料(诸如“Nanoscope IP-S”)一体形成光学元件。

Claims (29)

1.一种光学元件，包括：
用于发射和/或接收电磁辐射的第一表面，所述第一表面被布置为光学耦合到或被光学耦合到光学纤维的一部分，所述光学纤维具有轴线；和
第二表面，定位为在横向于所述光学纤维的所述轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射；
其中所述光学元件具有第一焦距和第二焦距，所述第一焦距用于由所述第二表面的内部分发射和/或接收的电磁辐射，所述第二焦距用于由所述第二表面的外部分发射和/或接收的电磁辐射，所述第一焦距和所述第二焦距是不同的焦距。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件被一体形成。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中所述第二表面的所述外部分完全围绕所述第二表面的所述内部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述第一表面和所述第二表面中的一个或两个包括一个或多个连续的光滑表面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述第一焦距大于所述第二焦距。
6.根据权利要求5所述的光学元件，其中与所述第二表面的所述内部分相关联的景深大于与所述第二表面的所述外部分相关联的景深。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件被布置为使得在所述第二表面的所述内部分内接收的电磁辐射的至少一部分或大部分被引导到所述光学纤维的中心区域，诸如芯区域，并且在所述第二表面的所述外部分内接收的电磁辐射的至少一部分或大部分被引导到所述光学纤维的围绕所述中心区域的区域，诸如所述光学纤维的包层或内包层区域。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述外部分所具有的焦距导致数值孔径比所述内部分的数值孔径大至少0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件所具有的直径小于1mm、0.5mm、0.2mm或0.1mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件的所述第二表面被限制在圆内，并且所具有的直径小于1mm、0.5mm、0.2mm或0.1mm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述第二表面的所述内部分被限制在圆内，并且所具有的直径能够小于1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm或小于0.01mm。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的光学元件，其中所述第二表面的所述外部分被限制在圆内，并且所具有的外直径能够小于1mm、0.5mm、0.2mm、0.1mm或小于0.01mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件被布置为使得所述第二表面被定位为在基本上垂直于所述光学纤维的所述轴线的方向上发射和/或接收电磁辐射。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件的所述第二表面是球面或非球面透镜、轴锥透镜、菲涅耳透镜、全内反射透镜、衍射光学元件、金属透镜或其组合的表面。
15.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，包括至少一个反射表面，所述反射表面具有反射涂层或二向色涂层，或被定位为用于电磁辐射的全内反射。
16.根据权利要求15所述的光学元件，其中所述反射表面被布置为在沿着所述光学纤维的所述轴线的方向与横向于所述光学纤维的所述轴线的方向之间引导电磁辐射。
17.根据权利要求15或16所述的光学元件，其中所述反射表面是平面的。
18.根据权利要求15或16所述的光学元件，其中所述反射表面包括非平面的平滑表面部分。
19.根据权利要求15或16所述的光学元件，其中所述反射表面是分段连续的。
20.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件被布置为直接耦合或间接光学和机械耦合到所述光学纤维。
21.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中通过优化所述第二表面的所述外部分和所述内部分的直径的比率来减少由所述第二表面的所述外部分接收的光学信号与由所述第二表面的所述内部分接收的光学信号之间的光学信号的噪声或串扰。
22.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中通过在所述第二表面的所述内部分与所述外部分之间使用隔离元件或反射表面来减少在由所述第二表面的所述外部分接收的光学信号与由所述第二表面的所述内部分接收的光学信号之间的光学信号的噪声或串扰。
23.根据权利要求22所述的光学元件，其中所述隔离元件被布置为反射或吸收具有特定波长范围的电磁辐射。
24.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件使用3D打印工艺(诸如多光子光刻)形成。
25.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中所述光学元件被直接形成在所述光学纤维的端部分上。
26.一种光学装置，包括根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，所述光学装置进一步包括耦合到所述光学元件的光学纤维。
27.根据权利要求26所述的光学装置，其中所述光学纤维是无芯光学纤维。
28.根据权利要求26或27所述的光学装置，其中所述光学纤维包括涂层，所述涂层被选择为吸收具有特定波长范围的电磁辐射，以便降低在所述特定波长范围内的杂散电磁辐射的影响。
29.一种形成根据权利要求26至28中任一项所述的光学装置的方法，所述方法包括以下步骤：
为所述光学元件提供设计；
提供光学纤维并将所述光学纤维的端部分相对于多光子光刻系统定位；
和
根据提供的设计，指示所述多光子光刻系统以3D打印所述光学元件。
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