为研制适用于扫频光学相干断层成像（Swept Source Optical Coherence Tomography，SS-OCT）系统的高性能侧视型全光纤镜头，分析了侧视型光纤镜头的性能影响因素及样品制作方法。对基于梯度折射率（Graded- Index，GRIN）光纤的侧视型全光纤镜头的光学模型进行解析，得出与侧视型全光纤镜头性能相关的特征参数。研究了“单模光纤+无芯光纤+GRIN光纤+转角介质”四段式侧视型镜头各组件长度对其光学聚焦性能的影响，设计各组件的适宜长度范围。最后，制作了外径小至0.5 mm、刚性长度2.75 cm的超小侧视型全光纤镜头样品，通过实验测得镜头的工作距离（0.52 mm）和光斑直径（26.82 μm），与理论分析结果基本一致，并将镜头样品集成于SS-OCT成像系统，获得了清晰的生物组织层析图像。实验结果表明，本文提出的分析方法可用于侧视型全光纤成像镜头结构参数的优化设计。
光学相干断层成像 光纤镜头 梯度折射率光纤 侧视成像 optical coherence tomography optical fiber lens GRIN fiber side-viewing 光学 精密工程
2023, 31(15): 2171
1 太原科技大学 应用科学学院, 太原 030024
2 中国科学院 合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室, 合肥 230031
为了得到一种新型椭圆扭曲多高斯-谢尔模(TMGSM)光束, 采用Mercer模式展开的方法进行了理论分析和验证, 证明了多高斯-谢尔模关联结构可携带扭曲相位, 详细研究了其在梯度折射率光纤中传输时的光强和相干度演化。结果表明, 椭圆TMGSM光束在梯度折射率光纤中传输时, 光强和相干度分布随着传输距离的增加发生周期性旋转, 并在0.5L(L为周期)的整数倍处偏转π/2, 其旋转角速度呈非线性变化且与扭曲因子的大小有关; 增大多高斯模数, 焦平面处光强分布的平顶区域增大, 相干度分布轮廓变小。此研究结果在光纤通信、聚焦成像、光学捕获等方面具有潜在的应用前景。
激光光学 扭曲相位 Mercer模式展开理论 多高斯关联 梯度折射率光纤 laser optics twist phase Mercer model expansion theory multi-Gaussian correlation gradient index fibers
解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数，用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上，定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数，并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式，提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示，当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48 mm和0.17 mm时，理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05 mm和28.2 μm；实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0 mm和28 μm。理论计算与实测结果吻合，验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。
光学设计 光学相干层析技术 光学特征参数 梯度折射率光纤探针
深圳大学电子科学与技术学院, 深圳市激光工程重点实验室， 广东 深圳 518060
采用梯度折射率光纤透镜耦合法实现了半导体激光器到单模光纤的高效率耦合，并在这一系统基础上完善了半导体激光器全光纤耦合的ABCD矩阵理论。实验中，利用梯度折射率光纤的聚焦特性，选取合适的长度，实现了半导体激光器到单模光纤的高效率耦合，最大耦合效率达80.5%。此全光纤耦合方式具有体积小、制作简单、成本低等优点，对低成本、实用化的尾纤输出半导体激光器的实现具有重要的意义。
激光器 半导体激光器 全光纤耦合 梯度折射率光纤 ABCD矩阵 单模光纤 中国激光
2011, 38(12): 1205004
结合非均匀球粒子对平面波散射的散射场计算的改进算法, 提出了平面波垂直入射无限长分层圆柱散射场快速稳定而有效的改进电磁散射算法。与已有算法相比, 改进算法所能计算的无限长非均匀介质圆柱的尺寸参量突破10000, 计算层数达到106, 并且计算时间很短, 最多仅为几秒。该算法可以用于不同的波段以及不同领域的任意无耗或吸收无限长圆柱体散射场的计算。最后将该算法应用于梯度折射率聚合物光纤(GI-POF)散射特性的研究, 为非接触、在线测量聚合物光纤折射率分布提供了理论依据。
光学测量 电磁散射 分层柱 迭代算法 梯度折射率光纤
提出一种新型的白光准直器, 它由梯度折射率光纤及光阑组成的微阵列构成。 在研究其准直原理及理论计算基础上, 讨论了材料和结构参数对准直特性的影响。 实验结果表明, 选择合适的参数, 可获得发散角小于±10°的近准直光, 该种准直器可满足扩展液晶显示器(LCD)视角对准直背光源的需求。
准直光 梯度折射率光纤 背光源 液晶显示
