中科院上海光機(jī)所高功率激光物理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合上海交通大學(xué)智能光子學(xué)研究中心，基于希臘梯子光子篩多平面成像技術(shù)，利用多模光纖在光學(xué)系統(tǒng)無運(yùn)動掃描狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于單模光纖照明的高分辨衍射成像。相關(guān)成果發(fā)表于《工程光學(xué)與激光》（Optics and lasers in Engineering）。

傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡可以利用光纖束實(shí)現(xiàn)對生物組織的內(nèi)窺成像，而內(nèi)窺成像技術(shù)對生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。相比于單模光纖，多模光纖具有多個獨(dú)立的空間模式，且具備并行傳輸能力，可用作成像器件，有利于實(shí)現(xiàn)光纖內(nèi)窺鏡小型化，可以進(jìn)一步滿足現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對微創(chuàng)手術(shù)的更高要求。多模光纖所產(chǎn)生的退相干效應(yīng)在干涉或衍射成像中能夠降低相干噪聲，提高成像質(zhì)量。

針對這一特性，科研人員搭建了基于多模光纖的衍射成像光路。先用光纖耦合鏡將氦氖激光耦合到波長匹配的單模光纖，再用光纖分束器將光束一分為二，其中一路接單模光纖，另一路接多模光纖，最后經(jīng)過光纖合束器后由光纖輸出準(zhǔn)直鏡轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)平行照明光。圖1是示意光路，圖2給出了鑒別率板的光纖成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果，上圖和下圖分別對應(yīng)單模光纖和多模光纖的成像情況。盡管兩類情況的成像分辨率都接近系統(tǒng)衍射極限，但從曲線圖可知，多模光纖的成像對比度明顯要優(yōu)于單模光纖，且成像質(zhì)量更高。需要指出的是，不同的應(yīng)用場景需要通過優(yōu)化多模光纖的空間模式數(shù)量來實(shí)現(xiàn)最佳的成像質(zhì)量。 

 

該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2021.106530