应用于相干成像的一种螺旋多芯光纤设计

作     者：郑金虎 徐炳生 沈赫男 于飞 陈建 ZHENG Jinhu;XU Bingshen;SHEN Henan;YU Fei;CHEN Jian

作者机构：上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室上海201800 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院杭州310024 

基　　金：国际科技合作计划(No.2018YFE0115600) 国家自然科学基金(Nos.61935002,12274299) 国家重点研发计划(No.2020YFB1312802) 中国科学院基础前沿科学研究计划从0到1原始创新项目(No.ZDBS‒LYJSC020) 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2024年第53卷第1期

页      码：212-221页

摘      要：用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动,为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计,通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型;根据变换光学基本原理,利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20μm的芯间距和20π/m的扭转率,共有6层91个纤芯,不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m;当弯曲半径大于5 cm时,芯间群时延差的变化小于32 fs/m,100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于−550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感,在相干成像中代替普通光纤束传递光场,有助于降低相干图像恢复方法的复杂度,可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。

主 题 词：多芯光纤 相干成像 串扰 群时延 螺旋线 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/gzxb20245301.0106001

馆 藏 号：203125463...