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一种具有环绕光波通道的安德森局域光纤及其制备方法


技术摘要:
本发明提供的是一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤。其特征是:它包括一个安德森局域光波导通道,围绕安德森局域光波导通道环形分布的纤芯光波导通道以及包层。其中安德森局域光波导通道可横向局域限制光场,使得光场分布在沿波导传输的过程中保持稳定。本发明可  全部
背景技术:
生物活体内的细胞形态和生物组织结构的实时成像技术在生物医学基础研究和 临床应用中起着至关重要的作用。对于传统的显微成像技术来说,深入活体器官或者组织 内部获取图像信息极其困难。虽然人们已经利用光纤成像系统易于小型化和可任意弯曲的 特性初步解决了此类成像技术难题,但是传统的光纤成像系统仍然面临诸多瓶颈。这些问 题主要集中在以下几点:1.对宽带光源的兼容性差;2.成像单元体积巨大、结构复杂;3.成 像质量低、成像速度慢;4.鲁棒性差。 例如广泛应用的多芯光纤和多模光纤都存在很强的模式耦合和较低的模式密度。 任何外界的机械扰动或者温度变化都会改变模式的耦合从而严重降低成像质量。而现有的 图像处理技术通常需要昂贵复杂的实验装置。这些实验装置通常对环境噪声敏感,难以兼 容宽带光源,并且成像质量低、成像速度慢。 安德森局域光纤是指光纤横向无序折射率结构能够对光波产生强的横向散射,导 致光波被横向局域约束,并沿着纵向自由传播。因此,这些光纤不仅表现出大芯径光纤的多 模传输特性,并且绝大多数模式具有高度局域化的特点。这一特性使它们成为图像传输应 用的理想选择。 文献报道,JianZhao等人采用玻璃——空气孔结构的安德森局域光纤构建了一套 柔性的,无透镜的成像系统(Zhao  J,SunY,ZhuZ,et  al.Deep  Learning  Imaging  through  Fully-Flexible  Glass-Air  Disordered  Fiber[J].ACS  Photonics,2018.)。该系统利用 了安德森局域光纤对光波的横向限制特性,并结合深度学习算法,实现了离光纤端几毫米 远的物体的高质量成像,展示了安德森局域光纤在柔性光纤内窥镜上的巨大应用前景。 对于内窥镜系统来说,照明光源是重要的组成部分。上述文献中提出了安德森光 纤可用于成像,却并不能实现同根光纤内传输照明光的功能。这就意味着这种光纤在构建 内窥镜类似系统的时候,需要结合照明光源传输光纤,这无疑增加了介入人体的光纤数量, 导致较大直径的器件。 (三)
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤,并且涉及这 种光纤的制备方法。 本发明的目的是这样实现的: 一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤。它包括一个安德森局域光波导通 道,围绕安德森局域光波导通道环形分布的纤芯光波导通道以及包层。 所述组成中的安德森局域光波导通道由石英和随机分布的空气孔组成,能够稳定 3 CN 111552027 A 说 明 书 2/3 页 传输安德森局域模式。 所述组成中的环形分布的光波导通道与安德森局域光波导通道同轴分布,可以是 单个的环形纤芯,也可以是均匀圆周离散分布的多个纤芯。 所述的组成安德森局域光波导通道随机分布的空气孔的总面积占整个通道的面 积比例为25%~50%,空气孔的直径在0.1λ~10λ随机分布,λ为传输光波长。 一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤的制备方法: 步骤1:取一薄壁的多模光纤预制棒,在预制棒的纤芯内部打孔,制得含有环形纤 芯的带孔预制棒; 步骤2:取一薄壁石英管,往薄壁石英管内堆放具有不同孔径的空心细径石英管, 于高温炉中控压拉细成一批不同的外径的、具有大小随机分布孔的多孔预制棒; 步骤3:取一薄壁石英管,将步骤2中的一批多孔预制棒组合后插入薄壁石英管,再 次在高温下控压拉细,制得安德森局域光波导预制棒; 步骤4:将步骤3制备的安德森局域光波导预制棒插进步骤1中制备的预制棒,组合 成新的预制棒并在高温炉中控压拉丝,制备得到具有环绕光波通道的安德森局域光纤。 本发明具备以下几点显著优点: (1)具有安德森局域光波导通道,可以作为图像传输光纤使用,相比较于传统的成 像光纤束来说要小巧许多。 (2)具有环形分布的光波导结构,能够作为照明光束传输通道,使得光纤照明和图 像收集传输集成在一根光纤内部,尤其适用于活体在体的疾病诊断与治疗。 (四)附图说明 图1是一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤1,纤芯1-1为环绕光波导通道, 1-2为安德森局域光波导通道。 图2是一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤2,环绕光波导为多个圆形纤芯 2-1均匀分布,2-2为安德森局域光波导通道。 图3是本发明提出的光纤用于血管内血栓清除治疗的实施例。 图4~图7分别是一种具有环绕光波导通道的安德森局域光纤的制备方法中的四 个步骤。 (五)
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