Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Information Engineering, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China
2 International Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
3 Shenzhen Vivolight Medical Device & Technology Co., Ltd., Shenzhen 518055, China
4 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
5 Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, China
6 Advanced Biomedical Instrumentation Centre, Hong Kong Science Park, Shatin, New Territories, Hong Kong, China
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Current gradient-index (GRIN) lens based proximal-driven intracoronary optical coherence tomography (ICOCT) probes consist of a spacer and a GRIN lens with large gradient constant. This design provides great flexibility to control beam profiles, but the spacer length should be well controlled to obtain desired beam profiles and thus it sets an obstacle in mass catheter fabrication. Besides, although GRIN lens with large gradient constant can provide tight focus spot, it has short depth of focus and fast-expanded beam which leads to poor lateral resolution for deep tissue. In this paper, a type of spacer-removed probe is demonstrated with a small gradient constant GRIN lens. This design simplifies the fabrication process and is suitable for mass production. The output beam of the catheter is a narrow nearly collimated light beam, referred to as pencil beam here. The full width at half maximum beam size varies from 35.1 μm to 75.3 μm in air over 3-mm range. Probe design principles are elaborated with probe/catheter fabrication and performance test. The in vivo imaging of the catheter was verified by a clinical ICOCT system. Those results prove that this novel pencil-beam scanning catheter is potentially a good choice for ICOCT systems.
optical coherence tomography endoscopic imaging intravascular imaging fiber optics imaging Opto-Electronic Advances
2022, 5(3): 200050
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
集成电路与光刻机系统中通常会设计并使用很多小曲率半径的大陡度透镜,以实现大数值孔径,这对镀制于其表面的紫外薄膜的性能提出了很高的要求。本文分析了行星夹具转动过程中大陡度凸透镜从中心到边缘位置的薄膜沉积角度的变化规律,研究了MgF2膜层的折射率随沉积角度的变化规律,明确了大陡度凸透镜从中心到边缘位置的膜层折射率不均匀性对深紫外增透膜的影响。针对小曲率半径大陡度凸透镜表面的膜层沉积特性,通过升高基底温度提高了折射率分布的均匀性,为大陡度透镜膜层折射率不均匀性修正提供了理论和实验依据。
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
3 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程研究中心, 上海 200093
线性渐变透过率薄膜元件是光刻系统中光可变衰减器的关键元件。采用电子束蒸发实现了近线性248 nm渐变透过率光学薄膜的设计与制备。通过对敏感度进行计算和优化,基于减反膜基础膜系实现了低敏感非规整膜系的设计。采用紫外光控-晶控组合的高精度膜厚监控措施,可使膜厚的控制精度达到0.3%,误差容忍度达到0.5%。在248 nm S偏振光照射下,采用JGS1熔融石英基片以及Al2O3和SiO2膜料制备的透射膜,在入射角为21°~35°的范围内实现了透过率从10%到97.8%的线性调控,满足光可变衰减器的性能需求。
薄膜 线性渐变透过率 薄膜制备
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
采用反应电子束蒸发技术在不同氧分压下制备了HfO2薄膜,并采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、椭圆偏振仪、X射线光电子能谱仪、1064 nm弱吸收测试仪、1064 nm激光1-on-1损伤测试系统等,对HfO2薄膜的结构、光学性能、化学组分、吸收性能、抗激光损伤特性和损伤形貌等进行了表征和分析。当沉积温度为200 ℃时,所制备的HfO2薄膜为单斜多晶结构,晶粒尺寸约为10 nm。随着氧分压升高,薄膜的氧化程度随之增大,由化学计量比缺陷主导的薄膜1064 nm弱吸收系数变小,同时薄膜结构变得疏松,折射率随之降低。深入研究后发现,在采用反应电子束蒸发技术制备HfO2薄膜时,提高氧分压有助于抑制膜内纳米吸收缺陷和基底亚表面裂纹,提高HfO2薄膜抗1064 nm激光损伤阈值,对制备出基于HfO2薄膜的高性能光学元器件具有重要的参考价值。
薄膜 反应蒸发 氧分压 抗激光损伤特性
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 北京大学口腔医学院口腔医院牙体牙髓科, 北京 100081
4 深圳市中科微光医疗器械技术有限公司, 广东 深圳 518052
5 北京大学国际医院口腔科, 北京 102206
根裂诊疗是目前牙科临床医学的难点。搭建三维扫频光学相干层析成像系统,结合心血管内窥成像探头,对46个有根裂(裂缝宽度8~283 μm)牙齿切片样本进行扫描成像,该系统对根裂大于30 μm的样本的诊断准确率可达98.3%,对根裂小于30 μm的诊断准确率为36.3%;对25个无根裂样本扫描,诊断准确率为92%。分析准确率差异原因,优化内窥导管探头与牙齿切片的相对位置和角度,并对部分图像进行三维重建,使得根裂大于30 μm的样本的诊断准确率提高到100%,根裂小于30 μm的诊断准确率提高到57.6%。实验表明,内窥光学相干层析技术在牙齿根裂临床诊断中具有良好的应用前景。
成像系统 内窥成像 光学相干层析成像 内窥导管 三维重建
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国人民解放军总医院心血管内科, 北京 100853
针对血管内光学相干断层扫描(IVOCT)影像中,使用动态规划(DP)算法进行可降解支架轮廓分割时,分割结果容易受到血液伪影和支架内部断裂的影响,而导致支架轮廓分割准确度不高的问题,利用IVOCT影像中可降解支架具有四边形外观的先验信息,提出一种使用支架的4个角点得到支架轮廓的算法。实验结果显示:所提出的支架轮廓分割算法的平均Dice系数可达到0.88,相较于DP算法提高了0.08;所提出的支架自动分割算法能够实现IVOCT影像中可降解支架的准确分割,且具有较好的稳健性,能更好地在临床应用中辅助医生进行支架贴壁情况分析。
机器视觉 角点检测 轮廓自动分割 贴壁情况分析 可降解支架 血管内光学相干断层扫描图像
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710000
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对血管内光学相干断层扫描(IVOCT)成像系统,提出一种改进的自适应增强(Adaboost)算法及一种基于动态规划的轮廓分割算法用于可降解支架的自动检测与分割,实现对支架贴壁情况的自动评估。在检测阶段,利用多层决策树构建Adaboost分类器,实现对支架位置和大小的检测;基于检测结果,利用动态规划算法对支架轮廓进行分割;最后,结合分割结果,对支架贴壁情况进行计算。实验结果显示,所提算法的检测召回率达到91.6%,精确率为87.2%,轮廓分割的平均Dice系数为0.80,表明所提算法能够实现IVOCT影像中可降解支架的准确检测与分割,且具有较好的稳健性。
机器视觉 自动检测与分割 自适应增强算法 可降解支架 血管内光学相干断层扫描图像
1 天津农学院 工程技术学院, 天津 300000
2 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300000
3 天津津航计算技术研究所, 天津 300000
建立了数值与物理方法结合的参考透镜法, 对离轴数字全息显微系统进行畸变相位校正.对离轴全息图进行频谱分析, 通过频谱滤波、移位的数值方法对一次相位畸变进行校正.在参考光路中引入参考透镜, 根据频谱中心能量判别参考透镜的轴向最佳位置, 利用物理方法对多次相位畸变进行校正.在相位校正理论分析的基础上, 结合实验用参考透镜法验证其有效性和准确性.微台阶表面形貌测量结果表明, 参考透镜法能够准确校正相位畸变, 通过校正的相位可以获取44 nm标准微台阶形貌数据, 测量标准差能够达到0.8 nm, 且测量结果与轮廓仪测量结果一致.表明参考透镜法能够有效、准确地校正离轴数字全息显微系统的畸变相位.
数字全息 全息显微 相位 畸变 形貌 Digital holography Holographic microscopy Phase Aberration Profile
1 天津农学院工程技术学院, 天津 300384
2 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
3 天津津航计算技术研究所, 天津 300308
提出一种基于离轴数字全息显微的技术, 用于测量液态环境中微粒的三维位置。该技术采用透射式离轴数字全息显微系统, 测量方法结合了光程长(OPL)差分算法和去条纹法。利用光程长差分算法定位微粒内部两点间光程长差分曲线拐点的位置, 追踪微粒的轴向位移; 对离轴全息图使用去条纹方法, 即频域滤波结合Hough变换, 获取微粒的横向二维位移。进行轴向测量时, 与传统数字全息追踪微粒位移的技术相比, 光程长差分算法仅用两点光程长相对运算代替面的运算, 提高了测量效率, 且不需要对微粒进行自动聚焦, 微粒的位置也不受离焦面的限制。对微粒进行纳米级三维位移操纵, 实验结果表明光程长差分算法结合去条纹法对液态环境中微粒的三维位移测量分辨能力能够达到纳米量级。
测量 微粒位移 数字全息显微 微粒 光程长差分 去条纹 中国激光
2017, 44(12): 1204001
Nan Yang 1,2,3Huashan Yang 1,2,3Hengrun Hu 1,2,3Rui Zhu 1,2,3[ ... ]Wei Jiang 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, Nanjing 210093, China
2 College of Engineering and Applied Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China
3 Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University, Nanjing 210093, China
4 College of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China
Waveguide superlattices, a special type of waveguide arrays, can be designed to achieve very low cross talk at submicrometer/subwavelength pitches. The theoretical framework and design rationales for such waveguide superlattices will be presented in depth. Waveguide sidewall roughness can help to deter the coherent coupling between identical waveguides in nearby supercells, but it also induces random fluctuation of transmission. Statistical behavior of the transmission due to roughness in a waveguide superlattice is systematically treated. Complex transmission characteristics due to spectral oscillation and random roughness will be presented, and their evolution with the superlattice length will be analyzed.Institutions.
Waveguides Waveguides Multiplexing Multiplexing Integrated optics Integrated optics Optical interconnects Optical interconnects Photonics Research
2016, 4(6): 06000233
