利用自聚焦透镜和单模光纤搭建了基于光纤旋转连接器的内窥式扫频光源光学相干层析成像系统.利用Zemax模拟了内窥探头的光学性能, 分析了光纤到自聚焦透镜的距离和自聚焦透镜节距对探头性能参量的影响.在综合考虑元器件成本以及成像要求后, 选择无需定制, 节距为0.24 Pitch的自聚焦透镜, 确定光纤与自聚焦透镜之间的距离为0.7 mm.经实验测得该系统的横向分辨率约为19.5 μm, 纵向分辨率约为9 μm, 工作距离约为7 mm, 成像深度为6.2 mm(空气中), 与理论值接近.为了验证该系统对生物组织的成像性能, 利用该系统对猪食道进行离体成像, 重建后的层析图中可以明显地观察到猪肠道的表皮层和固有层.测量系统的各项成像性能参量以及对生物组织的成像性能表明该探头在内窥成像中是可行的.

With the rapid development of life sciences, there is an increasing demand for intravital fluorescence imaging of small animals. However, large dimensions and limited working distances of objective lenses in traditional fluorescence microscopes have limited their imaging applications mostly to superficial tissues. To overcome these disadvantages, researchers have developed the graded-index (GRIN) probes with small diameters for imaging internal organs of small animals in a minimally invasive fashion. However, dynamic imaging based on GRIN lens has not been studied extensively. Here, this paper presented a fluorescence endoscopic imaging system based on GRIN lenses using one-photon and two-photon excitation. GRIN lenses with 1.15 mm diameter and 7.65 mm length were used in the system. The images were acquired by a compact laser scanning imaging system with a resonant galvo-mirror system to scan the laser beam and a photomultiplier tube (PMT) to detect fluorescence signals. Experimental results showed that this system using two-photon excitation could implement dynamic fluorescence microendoscopic imaging and monitor the movement of blood flow beneath the skin in anesthetized mice while producing images with higher contrast and signal to noise ratio (SNR) than those using one photon excitation. It would be a useful tool for studying biological processes of small animals or plants in vivo.

卡塞格伦结构简单，安装方便，但次镜的盲区使天线的发射效率降低。基于此，设计了一种基于卡塞格伦望远镜的收发一体光学天线，充分利用卡塞格伦天线有效区域(盲区以外的部分)作为发射。通过4 个自聚焦透镜胶合光纤结构的端面环形离轴发射代替激光器高斯沿轴发射，可有效规避次镜盲区的影响；用大芯径塑料光纤接收信号，不但耦合效率高，且便于发射-接收对准。实际测试结果表明：该天线系统易于对准，发射损耗低，满足一般无线光通信系统的要求，最终实现收发一体。

火炮内膛检测是火炮使用维修过程中的一项重要内容，关系到火炮的射击精度和使用安全性。分析了通过自聚焦透镜阵列所获取的火炮内膛图像的特点，提出了一种基于相位相关法和对数极坐标法相结合的火炮内膛局部图像快速无缝拼接算法。相位相关法可以实现对存在平移的图像进行拼接，而不具有尺度和旋转不变性，对数极坐标法可将图像笛卡尔坐标系下的尺度和旋转变化变换为对数极坐标系的平移运动，利用该组合方法可得出归一化相位相关度的峰值，利用峰值点坐标可求得两幅相邻图像的旋转和缩放参数值，根据此参数进行多方位图像的拼接，然后采用像素最大值法得到内膛全景图像。实验结果表明，该方法可获得无缝、清晰和完整的火炮内膛图像。

为了解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等不足，采用全光纤传光、光纤自聚焦透镜收集反馈光，设计了一套全光纤自混合干涉测量系统；建立了反射面为镜面时自聚焦透镜收集效率的理论模型，在理论上论证了全光纤自混合干涉测量系统的可行性；最后搭建了全光纤自混合干涉测量系统，并以铝膜作为反射面，进行了微振动实验研究。结果表明，该系统能获得较好的实验信号，可以解决自由空间自混合干涉测量系统工作距离短、易受环境干扰等问题。

利用光学软件GLAD的数值仿真技术设计了用于光学相干层析技术成像的基于梯度折射率(GRIN)镜头的小型化探头。首先，简述了梯度折射率镜头的基本特性，讨论了基于梯度折射率镜头的光学探头的设计方法；然后，对由单模光纤、玻璃棒隔片和梯度折射率镜头构成的探头模型进行了仿真。结果显示，利用GLAD的数值仿真技术为小型化探头的设计及其光学性能的验证提供了一种直观而有效的方法。另外，玻璃棒隔片存在一个适当的长度范围，可以改善设计的光学探头的传光性能。在所给仿真条件下，如设定梯度折射率镜头长0.1 mm、玻璃棒隔片长度为0.8～1.1 mm，则探头的工作距离将超过1.0 mm，而聚焦光斑的尺寸<40 μm。

设计了一种简单有效的折叠腔，采用具有部分透过率的平面反射镜作为谐振腔的腔镜，实现了激光的单路输出，提高了激光器输出的利用率，增强了激光器的实用性。利用计算机编程分析了谐振腔内元件的参数对腔内光斑分布的影响。利用自聚焦透镜对激光二极管(LD)进行整形，实现了端面抽运Nd:YVO4半导体可饱和吸收镜(SESAM)连续波锁模稳定运转。在抽运功率为3 W时，获得了平均功率为800 mW，脉冲宽度为5.2 ps的锁模脉冲，光光转换效率为27%。

设计了一种透射式强度调制光纤加速度传感器，利用带尾纤的准直器(内置自聚焦透镜)直接作敏感质量块，采用双准直器组接收，经过加、减及比值运算，提高了光路的光耦合效率并使光源扰动及微弯损耗干扰的影响得到有效补偿，给出了模拟计算和初步实验结果。模拟计算和实验数据表明，该加速度传感器具有良好的线性度、一致性和稳定性。

为了对短时间大视场一维光强信息进行采集，采用编码转换技术和自聚焦透镜矩形阵列设计了光开关，用小口径电光晶体实现了大视场的测量.采用MOS管级联的高压同步电路，使得系统具有结构紧凑、性价比高、寿命长等优点.实验结果表明：开关选通时间100±5 ns，前后沿小于25 ns，消光比1 100∶1.